Arado

Preparo primário e secundário

No preparo convencional do solo, a aração costuma fazer parte do preparo primário, etapa em que o terreno é mobilizado com maior profundidade para afrouxar a camada trabalhada, incorporar resíduos ou insumos e, quando necessário, atuar sobre compactação próxima da superfície. Arados de aiveca ou de discos e grades pesadas podem ser usados nessa etapa. O preparo secundário vem depois e trabalha mais perto da superfície para destorroar e nivelar o terreno antes da semeadura, com implementos como grades niveladoras e cultivadores.

O arado não desempenha a mesma função de todos os equipamentos que passam por uma lavoura. A grade e o cultivador podem completar ou refinar o preparo iniciado por uma operação mais profunda. O subsolador é usado quando se pretende romper camadas compactadas mais profundas com pouca mistura da superfície, enquanto a semeadora abre a linha de semeadura, deposita a semente e a recobre. A combinação e a ordem dessas operações dependem do sistema de cultivo, do solo, dos resíduos presentes e das condições do campo.

Ações sobre o solo

Os implementos de preparo diferem pelo modo como deslocam o solo. Um arado pode cortar uma faixa, separá-la da camada inferior, elevá-la, fragmentá-la, misturá-la com resíduos e insumos ou virá-la para o lado. Aivecas produzem inversão acentuada da faixa trabalhada. Discos cortam e deslocam o solo com inversão parcial. Hastes penetram e fraturam a camada com pouca inversão. Profundidade, formato e regulagem dos elementos ativos, velocidade e número de passagens alteram a intensidade dessa mobilização.

Essa diferença ajuda a entender por que dois campos preparados até profundidades semelhantes podem ficar com superfícies muito diferentes. Um pode terminar com resíduos enterrados e leivas viradas. Outro pode conservar grande parte da palha sobre a superfície, embora o solo abaixo tenha sido afrouxado.

Sulco, leiva e leito de semeadura

Na aração com aiveca, a faixa de solo separada e levantada pelo corpo do arado é a leiva. A depressão deixada de onde essa faixa foi retirada forma o sulco. Passagens sucessivas produzem linhas de leivas e sulcos, enquanto a operação seguinte pode destorroar e nivelar a camada mobilizada. A superfície preparada para receber e cobrir as sementes forma o leito de semeadura, que no preparo convencional costuma ser acabado durante o preparo secundário.

Aração designa a operação feita com o arado. Preparo do solo é um conceito mais amplo, pois pode reunir aração, gradagem, cultivo, escarificação, subsolagem ou sistemas que dispensam o revolvimento prévio, como o plantio direto.

Partes principais

As partes básicas de um arado de aiveca incluem:

1. viga
2. engate
3. regulador vertical
4. sega ou faca vertical
5. cinzel ou pré-relha
6. relha
7. aiveca

Outras peças podem incluir armação ou suporte central, patim, encosto lateral, peito, defletor de palha e rabiças. Nos arados modernos e em alguns modelos mais antigos, a aiveca é separada da relha e do patim, o que permite trocar peças desgastadas sem substituir todo o conjunto. O atrito com o solo desgasta as partes que permanecem em contato com a terra.

A parte superior da armação traz, da frente para trás, o acoplamento à fonte de tração, a sega e a estrutura lateral. Conforme o tamanho do implemento e o número de sulcos abertos numa passada, pode haver um conjunto dianteiro com uma ou mais rodas para sustentar a armação. Num arado de um só sulco, há em geral uma roda dianteira e rabiças traseiras usadas para conduzi-lo.

Enquanto o arado avança, a sega faz um corte vertical e a relha corta horizontalmente a partir do sulco anterior até esse corte. Uma faixa de solo é solta, erguida pela relha e conduzida sobre a aiveca. A leiva gira e cai invertida no sulco, sobre a terra revolvida na passagem anterior. Cada depressão de onde a faixa foi retirada é um sulco. A leiva levantada costuma repousar inclinada cerca de 45° no sulco vizinho, apoiada na leiva da passagem anterior.

Corpo do arado de aiveca

Cinco peças formam o corpo básico de um arado de aiveca:

1. aiveca
2. relha
3. encosto lateral
4. suporte central, também chamado frog
5. prolongamento traseiro

A relha, o encosto lateral e a aiveca são aparafusados ao suporte central, peça irregular de ferro fundido ou aço que forma a base do corpo do arado.

A relha faz o corte horizontal que separa a fatia do sulco do solo abaixo. As relhas convencionais são moldadas para penetrar no terreno com eficiência. A ponta se inclina para baixo e ajuda a manter uma profundidade de trabalho regular. Essa inclinação, por vezes chamada de sucção vertical, varia entre modelos e é escolhida conforme o tipo de solo. Em classificações tradicionais, usam-se graus distintos para solos leves, solos secos comuns e solos argilosos ou cascalhentos.

À medida que se desgasta, a relha perde o fio e exige mais força de tração. Se o desgaste for grande, o corpo do arado também deixa de penetrar até a profundidade projetada.

A relha também pode ter uma inclinação horizontal, determinada pelo quanto sua ponta fica fora do alinhamento do encosto lateral. A inclinação vertical ajuda o arado a entrar na profundidade correta, enquanto a horizontal participa da definição da largura do sulco. A relha é uma peça plana, em geral de forma trapezoidal, que corta o solo horizontalmente e começa a erguê-lo. Há relhas comuns, aladas, de ponta em barra e com pontas montadas ou soldadas. O tipo escolhido depende da dureza, da pedregosidade e de outras condições do solo. Em muitos projetos, a ponta e as asas podem ser substituídas separadamente. O gume também pode ser colocado à frente da aiveca para reduzir a pulverização da terra.

A aiveca recebe a fatia de solo separada pela relha. Ela a eleva e vira e, conforme sua forma, a profundidade da aração e as condições do terreno, também pode fragmentá-la. A geometria da aiveca é escolhida conforme o solo e o resultado pretendido.

O encosto lateral é a placa plana que recebe o empuxo lateral do corpo do arado e o transmite à parede do sulco. Ele ajuda a estabilizar o implemento. A extremidade inferior traseira, que roça o fundo do sulco, é chamada calcanhar e costuma ter uma peça substituível sujeita a desgaste. O encosto lateral e a relha são ajustados para que o arado mantenha a largura prevista do sulco. O encosto costuma ser de aço e pode receber no calcanhar uma peça endurecida e substituível quando essa região sofre desgaste intenso. O encosto é preso ao suporte central por parafusos próprios.

O suporte central ou frog é a peça à qual os demais componentes do fundo do arado são presos. Em modelos de ferro fundido pode ser fundido numa só peça, enquanto nos de aço pode ser soldado. Ele recebe parte dos choques transmitidos quando o arado encontra pedras e é fixado à armação.

Um patim que se estende de trás da relha até a parte posterior ajuda a controlar a direção do arado ao apoiar-se no canto inferior do novo sulco. Parte da força que o mantém contra esse canto vem do peso da leiva enquanto ela sobe e gira sobre a aiveca. Como esse apoio resiste ao movimento lateral, um arado de aiveca é mais difícil de virar do que um ard. A adoção desse tipo de arado também foi relacionada à mudança de campos mais quadrados para parcelas longas e retangulares, nas quais era necessário fazer menos curvas. Essa geometria agrícola também está ligada à antiga unidade furlong.

Rodas e dispositivos de proteção

• A roda reguladora ajuda a manter a profundidade uniforme em diferentes condições do solo e costuma trabalhar suspensa na armação.
• A roda de terra corre sobre a parte já arada.
• A roda de sulco, dianteira ou traseira, corre dentro do sulco.

Quando um arado encontra uma pedra ou outra obstrução rígida, a relha, a coluna, a viga ou os tirantes podem entortar ou quebrar. Os arados de aiveca usam três soluções básicas para limitar esse dano: desengate por mola na barra de tração, viga basculante em cada corpo e mecanismo de rearme automático em cada corpo.

O desengate por mola foi comum em arados rebocados com poucos corpos. Ao encontrar um obstáculo, o mecanismo do engate permite que o arado se solte do trator. Nos sistemas hidráulicos, as mangueiras também podem usar acoplamentos que se desprendem quando o implemento se separa. Em terrenos pedregosos, muitos arados usam rearme automático. Cada corpo pode deslocar-se para trás e para cima, passar pela pedra e retornar à posição de trabalho por ação de molas ou do sistema hidráulico.

Em outra forma de rearme automático, um acumulador combina óleo hidráulico e gás comprimido. O choque desloca o óleo e comprime o gás, que depois se expande e devolve o corpo à posição de trabalho. Um recurso mais simples é o parafuso de cisalhamento, projetado para romper quando a carga supera determinado limite. Ele precisa ser substituído depois do disparo.

Nos arados de viga basculante, cada viga tem uma articulação e uma trava carregada por mola. Ao atingir uma obstrução, o corpo inteiro se libera, gira para trás e para cima e passa sobre o obstáculo. Em modelos que não se rearmam sozinhos, o operador precisa recuar para recolocar o corpo em posição. Nos sistemas automáticos, molas ou cilindros hidráulicos mantêm cada corpo na posição normal e o devolvem assim que o obstáculo fica para trás. Isso permite continuar avançando e reduz as áreas que ficariam sem arar se o implemento inteiro tivesse de ser levantado.

Há muitos tipos de arado, adaptados a solos e trabalhos diferentes. Para compará-los, uma distinção útil é observar se o implemento inverte, mistura ou apenas fratura a camada trabalhada. A profundidade, a regulagem e as condições do solo modificam o resultado de cada operação.

Os grupos não formam categorias rígidas de intensidade. Velocidade, profundidade, formato das peças, número de passagens e umidade do solo podem aumentar ou diminuir a perturbação causada por um mesmo implemento.

Arado de aiveca

Formas de aiveca

Uma classificação tradicional divide as aivecas em modelos de uso geral, escavadores e semi-escavadores, além de formas construídas com ripas.

• A aiveca de uso geral tem curvatura transversal suave e trabalha com uma fatia cuja largura tradicional pode ser cerca de três partes para duas de profundidade, por exemplo 300 mm de largura por 200 mm de profundidade. Vira a fatia lentamente e com pouca fragmentação, sendo usada em aração relativamente rasa, em torno de até 200 mm. É apropriada para gramados e para solos em que se pretende deixar a superfície exposta à ação do tempo antes da preparação do leito de semeadura.
• A aiveca escavadora é mais curta e mais curva, com perfil côncavo. Vira a fatia rapidamente e a fragmenta mais, trabalhando em profundidade que pode superar a largura da fatia. É usada em aração profunda, em torno de 300 mm ou mais, exige maior força de tração e deixa a superfície mais quebrada. Seu uso tradicional inclui áreas destinadas a batatas e outras culturas de raízes.
• A aiveca semi-escavadora ocupa posição intermediária. É mais curta que a de uso geral, mas menos abrupta que a escavadora. Vira uma fatia de seção aproximadamente quadrada, deixa uma superfície mais fragmentada que o modelo de uso geral e pode trabalhar em profundidades próximas de 250 mm. Pode ser ajustada para diferentes profundidades e velocidades.
• A aiveca de ripas troca a superfície contínua por tiras curvas de aço separadas por intervalos. Ela tende a fragmentar o solo mais que uma aiveca contínua. Em solos pegajosos, os espaços reduzem a área de contato e podem facilitar o escoamento da terra sobre a aiveca.

Aiveca móvel e arado reversível

O arado conhecido em inglês como turn-wrest plough permite virar a terra para qualquer um dos lados. A aiveca é removível. Para um sulco, fica montada para lançar a terra à direita. No seguinte, é deslocada para o outro lado e lança a terra à esquerda. A sega e a relha permanecem fixas. Sulcos vizinhos podem ser feitos em sentidos opostos, evitando a formação de cristas permanentes no centro das faixas.

O arado reversível, também chamado de basculante em alguns contextos, tem dois conjuntos de aivecas montados costas com costas, um para virar a terra à direita e outro à esquerda. Enquanto um trabalha, o outro fica invertido no ar. No fim de cada linha, o conjunto gira para que o outro lado entre no solo na passagem seguinte, mantendo o deslocamento da terra numa direção uniforme.

Arados reversíveis já eram usados com cavalos e motores a vapor. Em fazendas mecanizadas, podem ser montados ou semimontados. São mais pesados e caros que modelos de um só sentido, mas deixam uma superfície mais nivelada e reduzem o deslocamento improdutivo nas cabeceiras.

Arado rotativo

Em algumas classificações agrícolas, o arado rotativo usa lâminas ou hastes acionadas por um eixo giratório para cortar e pulverizar o solo. A ação rotativa difere do avanço passivo de uma aiveca ou de um disco, pois os elementos ativos recebem movimento da própria máquina.

Arado de discos

Um sistema posterior e mais simples, relacionado à grade de discos, emprega um disco côncavo, ou um par deles, em grande ângulo em relação ao sentido de avanço. A concavidade ajuda a manter o disco no solo. Quando a borda encontra algo rígido, o disco pode rolar para cima e passar sobre a obstrução. A borda afiada corta a terra, e a superfície côncava do disco a eleva e lança para o lado. A ação é diferente da aiveca e tende a inverter a leiva apenas parcialmente. Estudos do contato disco-solo mostram que o disco côncavo corta, levanta, fragmenta, inverte parcialmente e desloca a terra lateralmente. Essa menor inversão pode deixar mais resíduos na superfície e reduzir a exposição do solo à erosão pelo vento.

Arado de hastes e preparo sem inversão

O arado de hastes, também chamado chisel plow, é usado no preparo profundo com pouca inversão do solo. Suas hastes afrouxam e arejam o terreno e deixam uma parcela maior dos resíduos da cultura na superfície. Pode romper camadas compactadas, incluindo o pé de arado e outras camadas endurecidas, sem virar completamente a leiva. Por isso, é usado em sistemas de preparo reduzido e de conservação nos quais a cobertura superficial ajuda a proteger o solo contra erosão.

O arado de hastes é uma forma reforçada de cultivador de campo para trabalho mais profundo. Muitos modelos operam entre cerca de 15 e 46 cm, embora a profundidade dependa da máquina e da função pretendida. O espaçamento entre hastes costuma ficar na ordem de 23 a 36 cm. O esforço de tração aumenta com a profundidade, a largura das pontas, o número de hastes e a condição do solo, por isso é necessário um trator com potência e aderência compatíveis.

Modelos rebocados são fabricados em larguras de trabalho de aproximadamente 2,5 a 13,7 m. A profundidade costuma ser controlada hidraulicamente. Máquinas com mais de cerca de 4 m podem ter asas dobráveis para reduzir a largura no transporte, e os modelos maiores usam rodas e articulações que acompanham irregularidades do terreno. Unidades montadas no engate de três pontos podem variar de cerca de 1,5 a 9 m.

Cultivadores podem ter aparência semelhante, mas trabalham mais perto da superfície e são usados, por exemplo, para controlar ervas daninhas. As hastes do arado penetram mais fundo, o que exige muito mais força por haste.

Para-arado

O para-arado ou paraplow afrouxa camadas compactadas a cerca de 30 a 40 cm de profundidade e procura manter grande quantidade de resíduos vegetais sobre a superfície. É um implemento de preparo primário profundo sem inversão completa do solo.

Arado stump-jump

O stump-jump plough foi criado em 1876 pelos australianos Richard Bowyer Smith e Clarence Herbert Smith para abrir áreas agrícolas com tocos de árvores e rochas cuja remoção era cara. Um peso móvel mantém a relha na posição de trabalho. Se ela encontra um toco ou uma pedra, pode subir e passar sobre o obstáculo sem quebrar o engate ou a armação. O trabalho prossegue quando o peso devolve a relha ao solo.

Arado amontoador

O arado amontoador é usado em culturas como batata e cebolinha, nas quais o solo é reunido em camalhões ou leiras por amontoa. Ele possui duas aivecas opostas que abrem um sulco fundo e lançam a terra para os dois lados, formando elevações. O mesmo implemento pode depois dividir os camalhões na colheita.

Arado-toupeira

O Arado-toupeira abre drenagem subterrânea sem escavar uma vala contínua ou rompe camadas profundas e impermeáveis que dificultam a passagem da água. É um arado profundo, com ponta em forma de torpedo ou cunha ligada ao corpo por uma lâmina estreita. Ao ser puxado, deixa um canal subterrâneo que atua como dreno. Modelos modernos também podem instalar um tubo plástico perfurado e flexível durante a passagem, criando um dreno mais permanente. Máquinas semelhantes, usadas para lançar tubos e cabos podem operar no fundo do mar para instalar cabos e preparar o leito para certas operações de sonar de varredura lateral usadas na exploração de petróleo.

Um teste simples de campo consiste em compactar na mão uma amostra do subsolo do tamanho aproximado de uma bola de tênis, retirada da profundidade em que o canal será aberto, e empurrar um lápis através dela. Se o furo permanecer estável sem que a amostra se rompa, a umidade e a coesão podem estar adequadas para a operação.

Solos pesados costumam receber sistemas permanentes de drenagem com tubos perfurados de plástico ou cerâmica que deságuam em valas. Os túneis formados pelo arado-toupeira podem chegar a cerca de 950 mm de profundidade e são orientados para conduzir água aos drenos tubulares. A água infiltra nos tubos e segue até a vala.

Arados-toupeira podem ser rebocados por tratores de esteira, e há modelos menores para o engate de três pontos de tratores de quatro rodas com potência elevada. Uma perna robusta sustenta uma ponta em forma de bala. Atrás dela, um expansor de diâmetro maior comprime as paredes do túnel. Um canal típico pode ter cerca de 75 mm de diâmetro.

Arado de pás

O arado ou máquina de pás usa lâminas planas que entram sucessivamente no solo, levantam porções de terra e as soltam para trás. A ação produz menos deslizamento contínuo sobre o fundo da camada trabalhada do que a aiveca e pode deixar menos compactação nessa interface. Estudos com máquinas de pás também encontraram menor pulverização do solo que em alguns equipamentos rotativos, embora o resultado dependa da profundidade, da velocidade e do tipo de solo.

Arado de comutação

O arado de comutação usa uma barra com relhas quadradas montadas perpendicularmente e uma articulação que permite mudar o ângulo do conjunto. O operador pode virar o solo em qualquer direção. Na cabeceira, a barra é girada para que as relhas lancem a terra para o lado oposto na passagem seguinte. Esses arados são mais adequados a solos já trabalhados, pois as relhas foram pensadas sobretudo para virar a camada superficial. Em geral são mais leves que arados reversíveis, exigindo menos potência.

Formas regionais e manuais

Arado rural indiano

O chamado country plough é um arado de corpo inclinado. É um dos tipos tradicionais mais comuns na Índia e pode ser recomendado em certas culturas, como amendoim, depois de operações mecanizadas.

Aração com loy

A aração manual com loy foi usada em pequenas propriedades da Irlanda quando não havia recursos para outro equipamento ou quando o terreno íngreme impedia o uso de cavalos. Em terras pobres, a técnica persistiu até a década de 1960. O método se adaptava ao clima úmido irlandês, pois os canais criados ao virar as leivas melhoravam a drenagem. Também permitia plantar batatas em turfeiras e em encostas montanhosas que de outro modo não seriam cultivadas.

Arado manual escocês

Essa forma de arado para camalhões tem a lâmina voltada para o operador. É movida apenas por força humana e puxada para trás, exigindo esforço físico intenso. Foi usada para uma segunda quebra do solo e no plantio de batatas. É encontrada nas ilhas Shetland, em pequenas propriedades do oeste da Escócia e, com menor frequência, na região central escocesa, sobretudo em explorações pequenas ou pobres demais para manter animais de tração.

Arado para gelo

Esse instrumento funciona como uma serra puxada à maneira de um arado. Foi criado no século XIX e usado principalmente na Escandinávia durante a indústria de exportação de gelo, abrindo cortes regulares para separar blocos destinados, entre outros mercados, à Grã-Bretanha.

O resultado da aração depende do implemento e de como ele é regulado para as condições do campo. Profundidade, largura de trabalho, velocidade, alinhamento, umidade do solo e estado das peças alteram a força exigida, o grau de fragmentação e a quantidade de resíduos que permanece na superfície.

Profundidade, largura e velocidade

A profundidade define a espessura da camada mobilizada, enquanto a largura de trabalho determina quanto terreno cada corpo ou conjunto de corpos alcança numa passagem. Aumentar a profundidade, a largura ou a velocidade pode elevar a força e a potência requeridas, embora a resposta varie com o solo e com o desenho do implemento. Em arados de aiveca, a relação entre largura e profundidade também altera a forma da leiva e a maneira como ela é virada.

A regulagem excessivamente profunda não substitui o diagnóstico do solo. Em sistemas de preparo profundo, operações destinadas a romper compactação são mais úteis quando existe uma camada resistente que limita raízes ou água. Mobilizar abaixo dela sem necessidade aumenta o esforço de tração e o consumo de energia.

Umidade e condição do solo

A resistência do solo muda com sua textura, teor de água e estado de compactação. Trabalhar quando o solo está muito úmido aumenta o risco de amassamento e compactação por máquinas, enquanto a escolha do sistema de preparo também precisa considerar declive, resíduos de cultura e rotação.

Força de tração e potência

A força de tração é a força necessária para fazer o implemento avançar enquanto seus elementos ativos atravessam o solo. Para uma mesma velocidade, maior força de tração implica maior potência mecânica requerida no deslocamento.

A resistência ao avanço varia com o tipo de implemento, a profundidade e a largura de trabalho, a condição do solo e a geometria das peças que o atravessam. Ensaios com arado de aiveca, arado de hastes e grade de discos encontraram diferenças na força específica de tração conforme o teor de água do solo. O desgaste da relha e o aumento da profundidade também elevam o esforço necessário, por isso o dimensionamento do conjunto depende do arado, do terreno e da potência e aderência disponíveis no trator.

Alinhamento e circulação do trator

Conduzir o trator com as rodas do lado do sulco dentro do fundo do sulco pode alinhar a força de tração entre trator e arado e também ajudar a direção. Pneus dianteiros muito largos podem compactar parte da última faixa já virada. Isso pode ser reduzido com alargadores de sulco ou com uma aiveca traseira mais longa, que desloca a terra para abrir mais espaço para as rodas.

Outra opção é manter as quatro rodas do trator sobre a terra ainda não arada. Arados semimontados podem ser regulados para que o trator rode fora do sulco e puxe o implemento alinhado, sem deslocamento lateral excessivo.

Controle hidráulico, eletrônico e preparo de precisão

Arados modernos são frequentemente reversíveis e de múltiplos corpos, montados no trator por um engate de três pontos. Modelos montados costumam ter de dois a sete corpos, enquanto arados semimontados, cujo levantamento é auxiliado por uma roda aproximadamente no meio do conjunto, podem chegar a 18 corpos. O sistema hidráulico do trator levanta e vira o implemento e regula a largura e a profundidade dos sulcos. O operador também ajusta o alinhamento de tração para manter o ângulo correto no solo. Tratores e arados equipados com controle eletrônico ou hidráulico podem ajustar parte desses parâmetros automaticamente. Em tratores com engate dianteiro, um arado frontal de dois ou três corpos pode trabalhar junto com o traseiro.

A profundidade de preparo não precisa ser igual em todo o campo quando variam a textura, a compactação e a profundidade de camadas endurecidas. O preparo a profundidade variável usa mapas de variabilidade, sensores e sistemas de controle para ajustar a profundidade de trabalho em partes diferentes de uma área. Uma revisão publicada em 2024 reuniu aplicações desse método e observou que o controle totalmente automatizado a partir de sensores em movimento ainda era pouco usado na prática.

A navegação automática de máquinas agrícolas usa combinações de GNSS, visão computacional, sensores a laser, planejamento de trajetórias e sistemas de controle. Essas tecnologias podem ser aplicadas a tratores e outras máquinas que executam operações de campo, incluindo preparo do solo.

Resultados procurados

A aração tem como finalidade principal revolver a camada superficial do solo, redistribuindo material e nutrientes entre as camadas trabalhadas, enterrando ervas daninhas e restos de culturas para que se decomponham. Os sulcos abertos pelo arado são chamados de regos ou sulcos. Na prática moderna, um campo arado costuma ser deixado secar e depois passa pela grade antes do plantio. A aração e outras formas de lavoura misturam o conteúdo dos cerca de 12 a 25 cm superiores do solo, faixa em que se concentra grande parte das raízes responsáveis pela absorção de água e nutrientes.

O efeito procurado depende do sistema agrícola. Em algumas situações interessa enterrar resíduos e plantas daninhas. Em outras, o objetivo é romper uma camada compactada conservando cobertura na superfície. A escolha do implemento e da profundidade precisa corresponder ao resultado pretendido no solo.

Alterações físicas e biológicas do solo

Em climas frios e temperados, a aração com aiveca a cerca de 20 cm afrouxa e mistura a camada superficial. Ela incorpora resíduos de culturas, esterco, calcário e fertilizantes e pode acelerar a mineralização da matéria orgânica, elevando temporariamente a disponibilidade de alguns nutrientes. Também elimina marcas deixadas por máquinas de colheita, enterra muitas plantas daninhas e reduz a cobertura de resíduos na superfície. Essa redução de cobertura faz o solo aquecer e secar mais depressa na primavera, mas também o deixa mais exposto ao impacto da chuva e ao vento.

A resposta da fauna do solo depende do tipo e da intensidade do preparo. A aração altera o habitat e a distribuição de resíduos e pode reduzir populações de minhocas que mantêm galerias verticais profundas. Sistemas com menos revolvimento e maior cobertura tendem a conservar mais dessas estruturas biológicas.

Água, cobertura e erosão

Quando a superfície fica com pouco resíduo vegetal, aumenta sua vulnerabilidade à erosão hídrica e eólica. Passagens repetidas na mesma profundidade também podem contribuir para a formação de uma camada compactada, o chamado pé de arado. Quando necessário, um subsolador pode romper essa camada em profundidade. Em encostas, a aração em contorno, acompanhando as curvas de nível, reduz o transporte de terra ladeira abaixo. Sistemas como o plantio direto evitam a inversão anual e mantêm cobertura sobre o terreno, podendo conservar matéria orgânica e estrutura do solo quando bem manejados.

Uma sequência de passagens deixa fileiras de leivas parcialmente nos sulcos e parcialmente sobre o terreno já revolvido. O relevo de cristas e sulcos cria caminhos para a água escoar. Em regiões onde o acúmulo de neve é relevante, essa drenagem pode permitir o plantio mais cedo, pois a água do degelo escoa com maior rapidez.

Sistemas com menor mobilização

Em termos de mobilização, os sistemas formam um contínuo. A aração com aiveca produz inversão intensa. Discos costumam misturar e inverter apenas parte da camada. Hastes afrouxam o solo com menor inversão. O preparo em faixas limita a mobilização às linhas de plantio, enquanto o plantio direto dispensa preparo primário e secundário generalizado. Essa sequência é aproximada, pois a intensidade também depende da profundidade, da regulagem, da velocidade e do número de passagens.

Em regiões sujeitas a danos ao solo e erosão, o uso do arado tradicional pode ser substituído por preparo mais raso, cultivo mínimo ou plantio direto. Esses sistemas deixam mais resíduos vegetais na superfície e reduzem a perturbação mecânica do solo.

A agricultura de conservação combina perturbação mecânica mínima, cobertura orgânica permanente e diversificação de espécies. Nos critérios usados pela Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura, o preparo em faixas, ou strip-till, pode ser incluído nesse sistema quando a faixa mobilizada permanece abaixo dos limites estabelecidos para a área perturbada. Assim, o manejo pode variar desde a inversão de toda a faixa trabalhada até a mobilização apenas da linha em que a cultura será implantada ou a semeadura direta sem preparo mecânico prévio.

Brasil

No Brasil, o preparo convencional de áreas para soja difundido nas décadas de 1970 e 1980 usava com frequência arado de discos a cerca de 20 a 25 cm de profundidade, seguido por duas ou mais gradagens leves. O arado de aivecas era uma alternativa capaz de trabalhar mais fundo e de enterrar resíduos e plantas daninhas com eficiência. O arado de discos, por sua vez, lida melhor com determinados solos argilosos e áreas com raízes e outros obstáculos.

A experiência agrícola em áreas tropicais e subtropicais brasileiras também mostrou os custos do revolvimento intenso. Arados de discos e de aivecas removem grande parte da cobertura vegetal e podem pulverizar a superfície, aumentando a suscetibilidade à erosão hídrica. O uso contínuo na mesma profundidade favorece camadas compactadas, e o preparo convencional acelera a perda de matéria orgânica. A partir da década de 1970, experiências no Sul do Brasil impulsionaram sistemas de plantio direto destinados a conservar a cobertura e reduzir a erosão.

A baixa capacidade operacional dos arados levou muitos produtores, principalmente no Centro-Oeste, a substituí-los pela grade pesada, também chamada grade aradora. Esse implemento trabalha mais raso e raramente ultrapassa 15 cm. O uso repetido pode formar uma camada compactada logo abaixo da zona mobilizada, conhecida como pé-de-grade, além de deixar a superfície muito pulverizada e mais sujeita à perda de solo e água por erosão.

Cultivo manual e ard

Cultivo com enxada

Quando a agricultura começou a se desenvolver, o solo era revolvido com paus de cavar e enxadas simples. Em áreas muito férteis, como as margens do Rio Nilo, onde a inundação anual renovava o solo, esses instrumentos abriam sulcos em que as sementes eram colocadas. Paus de cavar, enxadas e enxadões não surgiram em um único lugar, e o cultivo com enxada provavelmente foi comum onde quer que a agricultura fosse praticada. Ele permaneceu como método tradicional de preparo do solo em muitas regiões tropicais e subtropicais, especialmente onde há solos pedregosos, encostas íngremes, predominância de culturas de raízes e cereais de grão grosso plantados com grande espaçamento. Embora seja particularmente adequado a essas condições, o uso de enxadas ocorre em praticamente todas as regiões agrícolas.

Ard

Algumas enxadas antigas, como o mr egípcio, tinham ponta forte o bastante para abrir solo pedregoso e sulcos de semeadura. Por isso, às vezes são chamadas de ards manuais. A domesticação de bois na Mesopotâmia e na Civilização do Vale do Indo, talvez já no sexto milênio a.C., forneceu a força de tração necessária para o desenvolvimento do ard verdadeiro, maior e puxado por animais. Um campo arado de c. 2800 a.C. foi encontrado em Kalibangan, na Índia. Um modelo de terracota de um ard antigo foi encontrado em Banawali, também na Índia, e ajuda a entender a forma do instrumento usado na região. O ard era relativamente fácil de reproduzir e substituir quando se quebrava.

Na Europa, sulcos preservados no sítio Anciens Arsenaux, em Sion, no cantão suíço do Valais, foram datados de cerca de 5100 a 4700 a.C. e são as marcas de aração mais antigas conhecidas no continente. Pegadas de bovinos e caprinos domésticos foram encontradas no mesmo nível arqueológico, reforçando a presença de tração animal no início do quinto milênio a.C. no arco alpino.

Na Mesopotâmia do terceiro milênio a.C., surgiu também o arado semeador. Um funil acoplado ao ard deixava os grãos cair diretamente no sulco durante o avanço, reduzindo a perda de sementes e reunindo aração e semeadura numa só operação.

A forma mais antiga era o ard de arco. Ele consiste numa haste de tração, ou viga, atravessada por uma peça vertical mais fina e pontiaguda, chamada cabeça ou corpo. Uma extremidade forma a rabiça e a outra recebe uma lâmina que é arrastada pela camada superficial, abrindo um sulco raso adequado a muitas culturas de cereais. O ard não limpa bem uma área nova, por isso enxadas ou picaretas eram usadas para arrancar a vegetação. Uma faca manual semelhante à sega podia abrir um sulco mais profundo antes da relha. Como o ard deixava uma faixa de terra intacta entre os sulcos, os campos eram frequentemente arados em duas direções, longitudinal e transversalmente, o que favorecia parcelas aproximadamente quadradas, conhecidas na arqueologia europeia como campos celtas. Os solos pesados do norte da Europa eram difíceis de trabalhar com esse tipo de arado. O ard funciona melhor em solos francos ou arenosos, especialmente aqueles fertilizados por inundações anuais, como no Delta do Nilo e no Crescente Fértil, e também em outras regiões de cultivo de cereais com solo leve ou pouco profundo.

Relhas metálicas e arados de aiveca

Uma melhoria do desenho básico foi a relha de ferro, superfície horizontal de corte que podia ser retirada e substituída. Arados com relhas destacáveis e substituíveis são conhecidos no Antigo Oriente Próximo por volta de 1000 a.C., e as primeiras relhas de ferro conhecidas na China datam de cerca de 500 a.C. As primeiras aivecas eram cunhas colocadas no corte aberto pela sega e desviavam o solo para o lado. A relha ampliou o corte horizontal abaixo da superfície, permitindo que a aiveca levantasse uma faixa mais larga de solo. Aivecas são conhecidas na Grã-Bretanha desde o final do século VI.

Antes da Dinastia Han, os arados chineses eram quase inteiramente de madeira, com exceção da lâmina de ferro da relha, em muitos casos uma peça em V montada sobre componentes de madeira. Na época Han, a relha inteira passou a ser feita de ferro fundido. Esses são os primeiros arados pesados de ferro com aiveca conhecidos. Outras soluções, como arados com três relhas, implementos que aravam e semeavam e diferentes formas de grade, foram desenvolvidas depois. No fim da Dinastia Sung, em 1279, os arados chineses haviam alcançado configurações que só apareceriam nos Países Baixos séculos mais tarde.

Arados pesados de ferro com aiveca foram desenvolvidos na China durante a Dinastia Han, entre os séculos I e II, e desenhos chineses desse tipo precederam por muitos séculos os modelos europeus de aiveca curva.

Os primeiros arados não tinham rodas. Na Roma Antiga, esse tipo era chamado de aratrum. Povos celtas passaram a usar arados com rodas no período romano. Os romanos usavam um arado pesado com rodas e aiveca nos séculos III e IV d.C., como mostram achados arqueológicos da Britânia romana. Gregos e romanos antigos normalmente prendiam a aiveca à parte inferior da haste com cordas, o que tornava o conjunto mais frágil que os modelos chineses. Aivecas de ferro só aparecem na Europa por volta do século X. Depois do período romano, a primeira referência documental indiscutível conhecida é do norte da Itália, em 643. Vocábulos antigos ligados ao arado pesado e ao seu uso aparecem em línguas eslavas, o que pode apontar para emprego precoce no leste europeu.

Para cultivar com regularidade em solos menos férteis, tornou-se comum revirar a camada superficial. Um avanço nesse tipo de agricultura foi o arado de aiveca, também chamado em inglês de mould-board plough, moldboard plow ou frame-plough. Na Europa, o aperfeiçoamento da aiveca curva e de outros elementos do projeto no século XVIII permitiu reduzir a força de tração necessária em relação a muitos modelos de madeira anteriores.

Os arados chineses desde a época Han satisfaziam muito bem essas condições de eficiência. É provavelmente por isso que uma equipe de arado Han normal tinha apenas dois animais e, em períodos posteriores, com frequência apenas um, em vez dos quatro, seis ou oito animais de tração comuns na Europa antes da introdução da aiveca curva e de outros princípios novos de projeto no século XVIII. Embora a aiveca tenha surgido na Europa no começo da Idade Média, ou talvez ainda no fim do período romano, as aivecas europeias anteriores ao século XVIII eram em geral retas e de madeira. A grande força necessária para puxar uma construção desse tipo exigia equipes numerosas e, com isso, grandes áreas de pastagem. Na China, onde era necessária muito menos força animal, não havia a mesma necessidade de manter a combinação de terra arável e pastagem comum em partes da Europa. Era possível reduzir o pousio e ampliar a área cultivada, sustentando uma população maior na mesma extensão de terra.

Arado pesado e organização dos campos na Europa medieval

No arado de aiveca mais simples, a profundidade do corte era ajustada levantando o implemento contra o patim no sulco. Isso limitava seu peso ao que o arador conseguia erguer com facilidade e mantinha a construção relativamente leve, em grande parte de madeira. A substituição do patim por rodas permitiu aumentar o peso e usar aivecas maiores com revestimento metálico. Esses arados pesados coincidiram com mudanças na produção agrícola durante o segundo milênio d.C., período em que a população mundial também cresceu de forma acentuada.

A difusão da carruca pesada pela Europa acompanhou a expansão do sistema de três campos nos séculos VIII e IX e esteve ligada ao aumento da produtividade agrícola por unidade de terra no norte europeu. O sistema favoreceu campos maiores, medidos em unidades como carucates, ploughlands e plough gates.

O conjunto básico de sega, relha e aiveca permaneceu em uso por cerca de um milênio. O arado pesado funcionava bem nos solos do norte europeu e era forte o bastante para romper o terreno sem exigir aração cruzada. Como esses implementos podiam exigir até oito bois, campos longos e estreitos reduziam o número de curvas que a junta precisava fazer. O ard, mais leve e menos capaz de romper solos pesados, favorecia parcelas menores e mais quadradas. Ao virar a terra com maior profundidade, o arado pesado também permitia explorar solos antes difíceis de cultivar.

Os primeiros arados de aiveca só conseguiam virar o solo para um lado, convencionalmente para a direita, por causa do formato da aiveca. O campo precisava ser dividido em faixas longas. O trabalho costumava seguir no sentido horário ao redor de cada faixa, arando os lados compridos e cruzando as extremidades sem arar. O comprimento era limitado pela distância que os bois, e depois os cavalos, conseguiam percorrer confortavelmente antes de descansar. A largura dependia da distância pela qual o arado podia ser arrastado na cabeceira.

Essas distâncias deram origem a uma dimensão tradicional de um furlong, cerca de 200 m, por uma corrente, cerca de 20 m. A área resultante é aproximadamente 0,4 hectare e está na origem da unidade acre. Como a terra era sempre lançada para o mesmo lado, ela se deslocava aos poucos das bordas para a linha central. Quando a mesma divisão era mantida ano após ano, formava-se o relevo de cristas e sulcos que ainda pode ser visto em alguns campos antigos.

Na Europa medieval, o uso do arado pesado de aiveca podia exigir a cooperação de mais de uma família porque quatro a oito bois, e depois cavalos, eram necessários para puxar o implemento em certos solos, número maior que o disponível em muitas propriedades camponesas. Essa necessidade de reunir animais e trabalhadores favoreceu formas coletivas de organização do trabalho no norte europeu e foi relacionada à expansão do sistema senhorial. O peso e a condução do equipamento também foram associados a uma divisão de trabalho agrícola em que a aração passou a ser exercida principalmente por homens. William H. McNeill propôs ainda que a experiência de cooperação entre pessoas fora do mesmo núcleo familiar ajudou camponeses europeus a se familiarizar com acordos coletivos e, quando migravam para cidades, com formas corporativas de organização.

Aperfeiçoamentos dos séculos XVIII e XIX

Durante o Iluminismo, mudanças de desenho se espalharam com rapidez. Em 1730, Joseph Foljambe, de Rotherham, na Inglaterra, empregou novas formas no chamado arado de Rotherham e revestiu a aiveca com ferro. Diferentemente de muitos arados pesados, o modelo de Rotherham, também chamado arado oscilante, reunia basicamente sega, aiveca e rabiças. Era mais leve que desenhos anteriores, espalhou-se pela Inglaterra e pode ter sido o primeiro arado produzido em fábricas a alcançar amplo sucesso comercial no país.

Em 1789, Robert Ransome, fundidor de Ipswich, começou a produzir relhas numa maltaria desativada em St Margaret's Ditches. Um molde quebrado em sua fundição fez o metal fundido entrar em contato com metal frio, endurecendo muito a superfície. O processo, conhecido como fundição coquilhada, deu origem ao que Ransome vendeu como arados "autoafiáveis". Ele obteve patentes relacionadas à técnica.

James Small avançou no desenho ao usar métodos matemáticos para chegar a uma forma fundida em uma única peça de ferro, aperfeiçoando o arado escocês de James Anderson de Hermiston. Nos Estados Unidos, Charles Newbold desenvolveu e patenteou outro arado de ferro fundido em peça única. Jethro Wood, ferreiro de Scipio, no estado de Nova Iorque, criou depois um arado escocês de três partes no qual uma peça quebrada podia ser substituída separadamente. Em 1833, John Lane construiu um arado de aço. Em 1837, John Deere passou a fabricar um arado de aço polido, resistente o bastante para trabalhar solos pegajosos em áreas dos Estados Unidos onde muitos arados anteriores tinham dificuldade.

O desenvolvimento da metalurgia trouxe segas e relhas de aço combinadas a aivecas de ferro menos quebradiças, técnicas de endurecimento superficial e, por fim, aivecas resistentes que podiam trabalhar sem sega em certos projetos modernos.

No começo do século XX, os arados de aço existiam em muitas formas e recebiam nomes ligados ao trabalho executado. O "arado de abertura para dois cavalos" rompia a superfície e virava a terra. O "arado de pá" abria as linhas. O "arado-grade" cobria a semente depois do plantio. O "scratcher" ou "geewhiz" capinava ou cultivava a lavoura, e peças chamadas "bulltongue" e "sweeps" trabalhavam o centro das entrelinhas. Em terrenos ásperos e pedregosos, essas pontas metálicas podiam precisar de novo afiamento aproximadamente a cada dez dias de uso.

Aração a vapor

A invenção do motor a vapor móvel permitiu aplicar vapor à aração a partir de cerca de 1850. Em partes da Europa, o solo era macio demais para sustentar o peso de uma locomóvel sobre o campo. Arados sobre rodas e contrabalançados, conhecidos como arados de equilíbrio, eram puxados por cabos entre duas máquinas colocadas em lados opostos do campo ou por uma só máquina com um sistema de polias. O arado tinha dois conjuntos voltados em sentidos opostos. Quando um estava no solo, o outro permanecia erguido. Ao chegar à borda, a tração passava ao cabo oposto e o implemento basculava, baixando o outro conjunto para a viagem de volta.

Um conjunto virava a terra para a direita e o outro para a esquerda, permitindo aração contínua como nos arados de aiveca móvel e reversíveis. John Fowler, engenheiro agrícola e inventor inglês, recebeu amplo crédito pelo desenvolvimento do motor de aração e do arado de equilíbrio em meados do século XIX. Os irmãos Fisken, porém, demonstraram e depois patentearam um arado de equilíbrio cerca de quatro anos antes de Fowler. No começo do século XX, a empresa J. Kemna, da Prússia Oriental, tornou-se uma das maiores fabricantes continentais de equipamento de aração a vapor e concorreu com empresas britânicas no mercado internacional.

Tratores e mecanização moderna

Os primeiros arados de aço ainda eram conduzidos por uma pessoa que caminhava atrás do implemento e segurava as rabiças. Como o aço polido reduzia a aderência do solo e facilitava o corte em muitas condições, surgiram modelos de assento. Neles, rodas mantinham o arado em altura regulável e o operador podia sentar-se em vez de caminhar. Alavancas permitiam ajustes finos e o conjunto de tração controlava grande parte da direção. Essa solução levou rapidamente a arados com mais de uma aiveca, aumentando a área trabalhada em cada passagem.

Um cavalo de tração pode puxar um arado de um sulco em solo leve e limpo. Em solos mais pesados, dois cavalos são necessários em muitos casos, um andando sobre a terra não arada e outro no sulco. Arados com dois ou mais sulcos exigem mais animais e podem obrigar parte deles a caminhar sobre a terra recém-revolvida. Era comum descansar essas equipes cerca de dez minutos a cada meia hora de trabalho.

A Revolução Industrial tornou possível puxar arados com motores a vapor. No começo do século XX, eles foram substituídos em grande parte por tratores com motor de combustão interna. Na Austrália, o Petty Plough foi criado na década de 1930 para abrir faixas em pomares.

A mecanização levou aos arados montados no trator, reversíveis e de múltiplos corpos, que passaram a combinar maior largura de trabalho com regulagens hidráulicas e, mais tarde, eletrônicas.

A palavra portuguesa arado vem do latim arātrum, "charrua", com dissimilação fonética. Charrua também pertence ao vocabulário agrícola do português. A palavra vem do baixo-latim carrūca, "carro gaulês", por intermédio do francês charrue. Em sentido dicionarizado, pode designar um arado grande com rodas dianteiras e uma aiveca.

No Brasil, são usadas formas como arado de discos e arado de aivecas na terminologia técnica agrícola. Em Portugal, charrua aparece em documentação oficial sobre mobilização convencional do solo e maquinaria agrícola. Neste artigo, arado é mantido como termo geral, com charrua quando a designação portuguesa ou histórica é necessária para distinguir um tipo de implemento.

O arado aparece em uma das obras literárias escritas mais antigas que chegaram ao presente. Num poema sumério de disputa do terceiro milênio a.C., o arado é personificado e discute com uma enxada sobre qual dos dois é superior, no texto conhecido como Debate entre a enxada e o arado.

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