CONSTITUTION CHIMIQUE DE LA TERRE ARABLE

De l’azote contenu dans la TEnnE arable. — Les terres arables renferment des proportions sensibles d’azote combiné, mais très-variables d’une terre à une autre; tandis que le terreau des maraîchers contient 10 grammes d’azote combiné, par kilogramme, on rencontre souvent des terres qui n’en accusent que 0sr,5 et moins encore.

L’origine de cet azote combiné soulève une question qui doit être étudiée avec soin.

Les nombreuses expériences de SI. Boussingault, celles plus récentes de MSI. Lawes, Gilbert et Pugli qui les ont confirmées, ont fait voir que l’azote atmosphérique n’était pas absorbé directement par les feuilles des végétaux ; comme d’autre part il est démontré que les forêts, les prairies hautes des montagnes qui ne sont jamais fumées, que les terres arables même, exportent plus d’azote par les récoltes qu’elles n’en reçoivent par les fumures , il faut bien reconnaître que l’azote atmosphérique doit intervenir pour combler le déficit qu’accuse la comparaison entre l’azote apporté par les engrais et celui qui est exporté par les récoltes.

Tout récemment, M. Thénard a fait remarquer que le sol du clos Vougeot, qui est cultivé en

vignes depuis près d’un millier d’années, est loin de recevoir par la fumure la quantité d’azote qu’enlèvent tous les ans la récolte du raisin et la coupe des sarments. Enfin on doit à M. Truchot une étude très-intéressante des terres d’Auvergne, dans lesquelles il a dosé comparativement le carbone et l’azote des matières organiques; il a reconnu que des terres qui ne sont jamais fumées et qui sont seulement pacagées par les vaches, terres qui perdent par conséquent tous les ans toute la quantité d’azote contenue dans le lait des vaches qui y séjournent pendant la belle saison, renfermait enfin 9 grammes d’azote combiné par kilog.; cette quantité correspondait à 118 grammes de carbone combiné, tandis que l’une des terres bien fumées de la plaine contenait seulement ler,9 d’azote combiné et 18 grammes de carbone. Les nombreuses analyses de M. Truchot (Annales agronomiques, t. 1, p. 535), établissent donc que « la proportion d’azote contenue dans les sols est en rapport divers avec la quantité de carbone des composés ulmiques do ces mêmes sols, et qu’il y a lieu de penser, avec M. Dehérain, que l’azote atmosphérique se fixe sur ces composés carbonés avant de concourir à la nutrition des plantes ».

On tire encore un puissant argument en faveur de cette manière de voir en calculant la quantité d’azote contenue dans un cube de terre qui n’a jamais reçu par les fumures qu’une quantité d’azote inférieure à celle qu’elle a donnée par les engrais. Ainsi, la terre des vingt-six arpents du domaine de Grignon présente une profondeur qui dépasse ln,,50 avant qu’on arrive au soussol, un hectare de cette terre ou 10,000 mètres présente donc au moins une masse de 10,000 mètres cubes en prenant seulement une épaisseur de 1 mètre. Chacun de ces mètres cubes pèse environ 1 tonne 5 ; cette terre renferme à peu près lBr,5 d’azote combiné par kilogr. ; il y a donc dans 1500 kilogr. de terre 2kll,25 d’azote, et dans les 10,000 mètres cubes 22,500 kilogr. d’azote combiné. Or une tonne de fumier renferme 5 kilogr. d’azote; il faut donc que cette terre ait reçu 2-zjas = 4,500 tonnes de fumier pour qu’elle ait pu acquérir la quantité d’azote que l’analyse y décèle; on distribue à ce sol, tous les cinq ans, 50 tonnes de fumier ou 10 tonnes tous les ans ; elle renferme donc tout l’azote qu’on lui a fourni depuis 450 ans, en admettant que la fumure ait toujours été aussi intense qu’elle l’est aujourd’hui, et comme autrefois on fumait beaucoup moins que maintenant, on peut affirmer que cette terre renferme intégralement tout l’azote contenu dans le fumier qu’elle a reçu depuis plus de 500 ans, et cela tout en fournissant chaque année une récolte abondante renfermant au moins la quantité d’azote qui existait dans la fumure.

Ces calculs démontrent clairement que la quantité considérable d’azote combiné, contenue dans les terres arables, no provient pas du résidu des fumures antérieures, mais bien du réservoir inépuisable qui entoure le globe : de l’atmosphère.

M. Schloesing a proposé dans ces derniers temps une théorie ingénieuse qui repose d’abord sur une très-jolie expérience dans laquelle il reconnaît que de l’ammoniaque gazeuse contenue dans l’air peut être saisie par les feuilles des plantes et métamorphosée en principes immédiats azotés. Il est clair, d’après cette expérience préliminaire, que s’il existe dans l’air une quantité sensible d’ammoniaque, on pourra comprendre que cotte ammoniaque soit absorbée comme l’acide carbonique par les feuilles des végétaux, et l’on conçoit dès lors comment les récoltes peuvent renfermer plus d’azote que les engrais sans que la terre qui les a portées soit épuisée.

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A l’aide d’appareils très-ingénieux, M. Schlœsing, reprenant les expériences déjà faites nombre de fois par MM. Liebig, Fresenius, G. Ville, Isidore Pierre, etc., constate dans l’air la présence de petites quantités d’ammoniaque, dont il trouve l’origine dans l’eau de la mer.

Cette ammoniaque proviendrait de la série des réactions suivantes : l’étincelle électrique des orages donne, comme on le sait depuis longtemps, de petites quantités d’acide azotique en traversant notre atmosphère; cet acide azotique entraîné par l’eau de la pluie tombe directement dans la mer, où il est rejoint par celui qui y est entraîné par tous les cours d’eau. Là il éprouve, par suite d’une action réductrice dont M. Schlœsing n’a pas encore donné le mécanisme, une réduction qui l’amènerait à l’état d’ammoniaque; enfin cetfo ammoniaque, s’exhalant de l'eau de mer, se répandrait dans l’atmosphère, où elle serait absorbée par les feuilles des arbres ou des plantes herbacées.

Cette manière de voir, que nous esquissons rapidement et qu’on trouvera exposée dans les Comptes rendus de 1874, 1875 et 1876, soulève plusieurs objections graves. D’abord l'eau de mer renferme-t-elte de l’ammoniaque à un état tel qu’elle puisse se volatiliser? C’est ce qui ne paraît pas avoir lieu d’après les recherches récentes de M. Audoynaud [Compt. rend., t. LXXXI, p. 619. Ann. agronom., t. I, p. 397]. Ce chimiste a recueilli l’oau de la Méditerranée et l’a soumise à l’ébullition avec ou sans alcali. Or il n’a pu en tirer de l’ammoniaque qu’autant qu’il a ajouté de la magnésie pour décomposer les combinaisons fixes dans lesquelles elle était engagée. Il est à remarquer toutefois que l’eau de mer conservée pendant plusieurs jours dans une atmosphère confinée dégage de l’ammoniaque, due sans doute àla décomposition des matières organiques qu’elle renferme, de telle sorte que l’expérience utilisée récemment par M. Schlœsing pour lever l’objection qui se présentait naturellement à l’esprit, à savoir l’ammoniaque dosée dans l'eau de la mer y est-elle retenue à l’état fixe, n’est pas démonstrative, puisqu’on ignore depuis combien de temps était conservée l’eau sur laquelle il a opéré.

En outre, si M. Schlœsing a reconnu que des plantes exposées à l’action de vapeurs ammoniacales se saisissaient do cet alcali pour constituer des principes immédiats azotés, il n’a pas fait voir que les plantes exposées à l’air libre trouvent dans l’air une quantité suffisante de cet alcali pour augmenter leur teneur en azote. Cotte démonstration directe serait d’autant plus importante à donner que, dans les nombreuses expériences qu’il a exécutées pour reconnaître si les plantes prenaient directement de l’azote dans l’air, M. Boussingault ® très-souvent opéré avec des plantes placées à 1 air libre: elles étaient seulement protégées contre la pluie. Or la quantité d’azote qu’elles renfermaient à la fin de leur croissance était habituellement égale à celle qui était contenue dans la semence et dans l’engrais; elle n’a dépassé la somme do ces deux quantités que très-rarement, et quand il y a eu gain, celui-ci a été fait plutôt par le sol que par Ta plante; ce gain aurait dû se manifester habituellement si l’hypothèse de M. bchlœsi ng était exacte, c’est-à-dire si la quantité d’ammoniaque contenue dans l’air était suffisante pour avoir une influence quelconque sur le développement des végétaux.

u/’ savant allemand, M. A. Mayer, qui a idié cette question il y a déjà plusieurs années , , CIU\ on dolt nombro d'expériences intéresrfo.î^réf.Umé?s dans "n articl(î d0 M. Grandeau a cetto ™ a^r frat., 1875, t. I, p. 549], arrivo oar les fm,YiiUS10U : “ ^absorption d’ammoniaque P feuilles est possible théoriquement; mais,

vu la parcimonie avec laquelle les sources atmosphériques l’offrent aux plantes, ce phénomène n’a pas une importance pratique considérable. Les papillionacées ne semblent pas jusqu’ici offrir des différences bien grandes sous ce rapport avec les autres familles végétales. » Il faut donc bien reconnaître que la manière de voir de M. Schlœsing reste jusqu’à présent à l’état d’hypothèse non démontrée.

J’ai proposé, il y a déjà plusieurs années, une manière de voir tout à fait différente de celle à laquelle s’est arrêté M. Schlœsing.

J’ai reconnu que certaines matières organiques carbonées, maintenues pendant plusieurs jours au contact d’alcalis et d’une certaine quantité d’air ou même d’azote pur, ont la propriété d’absorber, de fixer une quantité plus ou moins forte de ce gaz. Ce serait donc d’après moi dans le sol lui-mème que se ferait la fixation de l’azote par suite d’une réaction dont le mécanisme n’est pas encore bien connu.

Depuis que j’ai publié ce travail qui est inséré in extenso dans les Annales des sciences naturelles, Botanique, t. XVIII, 1873), on lui a fait diverses objections, et d’autre part plusieurs observations sont venues justifier ma manière de voir.

M. Simon, directeur de la station agronomique de Gand, est arrivé à fixer directement l’azote de l’air sur l’humus (voyez Ann. agronom, t. I p. 212.) M. Bretschneider, en exposant de Fulmine artificielle à l’action de l’air, a reconnu qu’elle s’était enrichie en azote. M. Armsby a fixé dans une expérience où il avait employé 15 grammes d’un mélange de viande desséchée et de fumier mêlé à de la potasse, 0sr,075 d’azote quand il a opéré dans l’air, et quand le mélange précédent a été exposé à l’action de l’azote pur, il a fixé 0sr,087 d’azote ( Annales agronomiques, t. II, p. 141).

M. Plicque, en exposant des écumes de défécation à l’action de l’azote pur, les a vu s’enrichir en composés azotés.

D’autre part, M. Boussingault, ayant laissé de la terre dans une atmosphère confinée pendant plusieurs années, n’a pu trouver dans cette terre, à la fin de son expérience, plus d’azote combiné, qu’au commencement; l’azote des matières organiques avait été partiellement transformé en nitrates, mais la quantité d’azote combiné n’avait pas augmenté, elle avait au contraire légèrement diminué ; c’est ce qu’on observe souvent quand les matières organiques azotées sont soumises à des actions oxydantes puissantes; elles dégagent de l’azote libre, le fait a été observé successivement par MM. Reiset, Lawes, Gilbert et Pugh , par moi-même et tout récemment par M. Armsby. M. Schlœsing, de son côté, a fait une expérience analogue dans des atmosphères renfermant des quantités d’azote décroissantes, et il n’a pas été plus heureux que M. Boussingault: il n’a pas pu observer la moindre fixation d’azote.

Enfin, M. Schlœsing, en mélangeant du terreau ou des hydrates de carbone avec des alcalis, n’a pas obtenu non plus la fixation de l’azote, de telle sorte que la question restait indécise avant les remarquables travaux de M. Berthelot.

En soumettant à l’action des effluves électriques de l’air atmosphérique ou de l’azote, M. Berthelot a réussi à le faire entrer en combinaison avec des hydrates de carbone variés, et notamment avec de la dextrine et même avec du papier ; après l’opération ces deux substances ont dégagé des quantités notables d’ammoniaque quand elles ont été chauffées au rouge avec de la chaux sodée.

Les premières expériences de M. Berthelot ont été faites à l’aide de puissantes bobines, et on pouvait dès lors les considérer comme n’étant pas applicables à la question quo nous étudions

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ici, puisqu’on ne pouvait supposer habituellement dans l’atmosphère des effluves aussi énergiques que celles qu’il mettait en jeu ; mais dans une communication plus récente, M. Berthelot a montré que la fixation de l’azote se faisait encore sous l’influence de l’électricité atmosphérique, et dès lors disparaît l’objection qui se présentait naturellement à l’esprit.

Ainsi l'azote atmosphérique soumis aux décharges électriques silencieuses qui semblent traverser notre atmosphère d’une façon en quelque sorte continue, acquiert la propriété de s’unir aux matières carbonées, aux matières ulmiques, qui deviennent, ainsi que je le pensais, l’intermédiaire entre l’azote atmosphérique et les végétaux.

En résumé, les travaux accumulés depuis vingtcinq ans sur cette question ont amené tous les chimistes agronomes à reconnaître que l’excès d’azoto que présente les récoltes sur les fumures est déterminé par un gain que fait directement la terre arable, gain dont les matières carbonées paraissent être l’intermédiaire nécessaire.

De l’étal dans lequel se trouve l’azote contenu dans la terre arable. — C’est à Liebig qu’on doit la découverte des quantités considérables d’azote combiné que renferme la terre arable; on sait aussi que cette découverte importante le conduisit à cette idée erronée, que la quantité d'azote contenue dans les engrais ne représente

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en aucune façon leur valeur, mais que celle-ci est déterminée seulement par leur teneur en engrais minéraux.

Cette manière de voir, connue dans la science sous le nom do théorie minérale, fut combattue avec un plein succès par les agronomes anglais MM. Lawes et Gilbert (j’ai donné dans trois . articles insérés dans la Revue des cours scientifiques, en 1874-1875, le résumé de leurs expé- ' riences). L’erreur de Liebig reposait sur l’ignorance où il se trouvait de l’état dans lequel se trouve l’azote de la terre arable. 11 y est généralement it l’état insoluble; en dosant l’azote total, l’azote à l’état d’ammoniaque et celui qui se rencontre à l’état d'acide azotique, AL Boussingault a fait voir que l’azote engagé dans une combinaison soluble n’est qu’une faible fraction de l’azote total et que par suite les petites quantités décomposés azotés assimilables, introduites sous forme d’engrais, étaient loin d’être négligeables.

Le tableau suivant, emprunté à M. Boussingault, donnera une idée des quantités d’azote total, des quantités d’ammoniaque correspondant à cet azote total, et en regard de la quantité réelle d’ammoniaque et d’acide azotique contenus dans la terre d’un hectare, en supposant à tous ces sols une épaisseur constante de 0ra,350 et un poids de 1400 kilogr. pour le mètre cube de terre.