Os parâmetros de coesão e ângulo de atrito interno do solo são determinados pelas propriedades e atributos do solo, tais como textura, estrutura, teor de matéria orgânica, densidade, mineralogia e teor de água (MCKYES, 1985; SOANE, 1990; BRAIDA et al., 2007a; SILVA; CARVALHO, 2007; VASCONCELOS et al., 2010). Devido a isso, esperam-se alterações nos parâmetros de resistência ao cisalhamento, mesmo em um mesmo solo, uma vez que o manejo deste solo também determina o seu comportamento (BRAIDA et al., 2007a).
No sistema de plantio direto o revolvimento do solo é muito baixo, devido a isso, após alguns anos este passa a apresentar agregados mais densos, resistentes e próximos entre si, podendo também elevar a sua densidade (CHANEY; HODGSON; BRAIM, 1985). Além disso, ocorre um aumento no teor de matéria orgânica, principalmente na camada superficial. Essa matéria orgânica altera o comportamento do solo, uma vez que as suas partículas interagem com as partículas de argila alterando o comportamento da coesão. Essas alterações geralmente elevam a resistência do solo ao cisalhamento (BRAIDA et al., 2007a).
O efeito da matéria orgânica sobre os parâmetros de cisalhamento do solo ocorre de diferentes formas, e não se restringindo apenas a coesão. O aumento da coesão é resultante do aumento das forças das ligações moleculares e valência já existentes juntamente com o estabelecimento de novas ligações entre as partículas de solo, que também podem ser resultantes de enlaces de partículas produzidos por filamentos orgânicos como hifas de fungos e raízes (SOANE, 1990). Ao mesmo tempo, a matéria orgânica pode reduzir a densidade do solo, diminuindo o número de partículas por volume e consequentemente o número de ligações, com consequente redução do ângulo de atrito interno e redução da resistência do solo ao cisalhamento (BRAIDA et al., 2007a). Por outro lado, quando em baixos teores de umidade gravimétrica, as partículas de matéria orgânica tendem a reter mais fortemente a água, diminuindo a água existente para a lubrificação das partículas de solo, com consequente aumento do atrito entre estas (ZHANG, 1994). Deste modo, percebe-se que a presença de matéria orgânica pode elevar ou reduzir a resistência do solo, o que irá depender do balanço entre os seus efeitos sobre a densidade, os parâmetros de cisalhamento e a distribuição de água.
Há um número muito pequeno de trabalhos que quantificam os parâmetros de resistência do solo ao cisalhamento, em sistema de plantio direto, incluindo a variação do seu ângulo de atrito interno em função da umidade. Dentre eles, há trabalho de Braida et al. (2007a), Braida et al. (2007b), Carvalho et al. (2010), Rocha et al. (2002), Silva e Carvalho (2007) e Silva et al. (2004), sendo que os seus resultados encontram-se resumidos na Tabela 26, presente no anexo.
No que se refere à umidade do solo, parâmetro que influência a resistência do solo ao cisalhamento, esta é determinada pela ação de diferentes fenômenos. Em um solo agricultável a entrada de água pode ocorrer de duas formas, a primeira é devido à precipitação natural, a segunda ocorre de forma artificial promovida pela irrigação. A movimentação da água no interior do solo pode ocorrer de algumas formas. A primeira ocorre devido à evaporação da água para atmosfera, sendo esta forma bastante atenuada no sistema de plantio direto (SCALÉA, 2007). A segunda forma ocorre por evapotranspiração, que é resultante da atividade fisiológica das plantas, sendo esta atividade vital para as mesmas. A terceira forma ocorre devido à infiltração da água presente no solo desde a superfície até camas mais profundas. Estes mecanismos definem a movimentação da água no solo, e são dependentes da sua textura, macro e micro porosidade. Estas características definem a capacidade de armazenamento de água pelo solo, bem como a sua tensão matricial, que determina a facilidade ou dificuldade que a água encontra para ser infiltrada, evaporada e evapotranspirada (REICHARDT; TIMM, 2012). Além disso, estes mecanismos, bem como a sua capacidade de retenção de água, são fortemente influenciados pela densidade do solo e pela sua estrutura.
As operações agrícolas podem promover intensas variações na estrutura e densidade do solo. No sistema de plantio direto a estruturação solo, descrita por Braida et al. (2007b), cria canais de aeração bem como estruturas de solo com maior resistência mecânica se comparadas ao sistema de plantio convencional. Por outro lado, o trafego de máquinas sobre a superfície do solo também afeta a sua estrutura, promovendo a compactação das suas camadas mais superficiais. Neste sentido, o sistema de plantio direto, que preserva a estrutura do solo, reduz a compactação das suas camadas mais profundas, mas ao mesmo tempo preserva a compactação das camadas mais superficiais. E é justamente nestas camadas superficiais que a operação de plantio ocorre.
A compactação do solo eleva a sua densidade, bem como reduz a sua macroporosidade (TORMENA et al., 2004). Este efeito é mais sensível em solos argilosos, nos quais predominam partículas de menor dimensão, e têm como consequência uma redução na sua capacidade de retenção de água, bem como a elevação da sua tensão matricial, reduzindo a taxa de entrada e saída de água, ou seja, a sua movimentação dentro do solo. Uma vez que o tráfego de máquinas é uma atividade antrópica, não natural, o efeito de compactação apresenta notada variabilidade espacial. Devido à relação existente entre a umidade do solo e a compactação, a umidade compartilha da mesma variabilidade.
Estas várias fontes de variabilidade do solo permitem confirmar o observado por Heuvelink e Webster (2001), que a variabilidade do solo é complexa, de tal forma que nenhuma descrição consegue ser completa. Portanto, a sua representação sempre terá a presença de incertezas. Os mesmos autores ainda comentam que os modelos para a representação destas variações também devem tratar de um elemento aleatório que representa as variações não previsíveis. Portanto, o emprego de lógicas computacionais concebidas para a representação de fenômenos onde há a presença de variabilidade e incertezas, como é o caso da lógica fuzzy, aqui também se torna a alternativa mais interessante, uma vez que com esta é possível incorporar ao modelo o conhecimento já existente.
O próximo capítulo aborda uma das formas de se trabalhar com essa variabilidade, apresentando a função do erro autorregressivo.