CHAPITRE V

Application de la géologie à l'agriculture '

A. — Le sol et le sous-sol.

B. — Les aliments de la plante. — Théorie de la nitrification. G. — Fumiers et engrais chimiques. — Diverses catégories

de sols. — Engrais à utiliser suivant la nature géologique du sol et le genre de cultures. — Rôle du sous-sol.

D. — Recherche locale des engrais minéraux et amendements.

E. — Cartes agronomiques.

A. Le sol et le sous-sol. — En laissant de côté la recherche, le captage et le drainage des eaux, qui feront l'objet d'un chapitre spécial, les agriculteurs ont intérêt à connaître le sol, sur lequel portent leurs travaux, pour savoir les éléments qui lui manquent et dont l'addition l'améliorerait; il peut leur être également utile de connaître le sous-sol, qui sert de soubassement au sol proprement dit; car parfois celui-ci peut renfermer les éléments qui font défaut au sol lui-même et que des fouilles, des tranchées, ou seule-

1. Voir : Annales agronomiques de Dehérain; Annales de la science agronomique de Grandeau; Bulletin de la Société d'agriculture', Bulletin de la Société des agriculteurs, etc.; Durand Claye, Hydraulique agricole et génie rural, 4 892; de Maurov, Engrais chimiques, 76 p., Troyes, 1884.

ment un labourage, un défonçage plus profonds iront aisément y chercher.

Entre le sol, l'orme de détritus superficiels, de terre végétale et d'humus, et le sous-sol, composé de formations géologiques plus ou moins anciennes, la distinction, habituelle en agriculture, est singulièrement vague et flottante. Selon Durand Claye, le sol serait « la couche supérieure du terrain, jusqu'à la profondeur où elle conserve la même nature minérale » ; le même auteur distingue le sol actif, atteint par les labours et, dès lors, par les radicelles des cultures courantes (quelques centimètres dans de mauvais terrains, en moyenne 0 m. 15 à 0 m. 20) et le sol inerte, inattaqué par les cultures et privé de matières organiques, qui peut descendre jusqu'à 0 m. 50 dans de bonnes terres.

Sur ce sol, les plantes vivent et croissent en s'alimentant par l'air et par l'eau.

B. Les aliments de la plante. Théorie de la nitrifîcation. — Quand on fait l'analyse chimique d'une plante, on trouve qu'il entre, dans ses tissus, un certain nombre d'éléments, qu'elle a dû nécessairement emprunter au sol ou à l'air et que, dans le premier cas, elle en retire, par suite, à jamais, s'il s'agit d'une plante cultivée, puisque cette plante va être emportée au loin pour être utilisée. La culture végétale a donc pour effet naturel d'appauvrir le sol, en lui enlevant les éléments mêmes qui sont nécessaires à cette culture pour se poursuivre. C'est un fait reconnu de toute antiquité que même le sol le plus riche s'épuise vite, si on lui impose de nourrir constamment les mêmes plantes, sans lui redonner d'engrais. A ce défaut, on a remédié de longue date, soit

en alternant les cultures, c'est-à-dire en faisant succéder, par exemple, aux plantes à courte racine des plantes à racine plus longue, qui vont chercher leur nourriture dans les couches profondes et ramènent certains éléments vers la surface, ou des plantes qui fixent l'azote de l'air, comme les légumineuses, et des plantes qui le demandent pour une forte proportion au sol, comme le blé; soit encore en laissant des jachères, qui ont pour effet de reconstituer naturellement certains éléments par la poussée même des plantes sauvages, tout en ayant des inconvénients de plus d'un genre (c'est ce qu'on appelle improprement laisser reposer le sol) ; soit surtout par l'usage des engrais végétaux et animaux.

Avec ces derniers, on redonne à la terre une grande partie de ses éléments dans des conditions particulièrement propices; on ne peut pourtant les rendre tous, si on consomme uniquement sur une ferme l'engrais produit par cette ferme, puisqu'une partie des éléments pris au sol s'en va au loin sous forme de bétail, d'œufs, de laitage, de beurre, etc. Et surtout, comme on ne redonne au sol, au maximum, que ce qu'on lui a pris, s'il présentait au début une lacune, s'il manquait de certains éléments, il continuera à en être privé indéfiniment. C'est pour remédier à ce défaut qu'on a imaginé, à une date relativement récente, et qu'on développe de plus en plus l'usage des engrais chimiques.

Ajoutons de suite que ceux-ci, même choisis judicieusement d'après des principes que je vais essayer d'expliquer, ne peuvent suppléer entièrement \ aux fumiers et engrais verts, avec lesquels on les emploie beaucoup aujourd'hui à l'état de mélange.

i Ces fumiers, comme nous le verrons bientôt en étudiant la nitrittcation (p. 116etll7), semblent être nécessaires pour aider les plantes à fixer l'azote de l'air et, en ralentissant la nitrification des matières organiques contenues dans le sol, prolonger leur action. Ils ont probablement, en outre, une action physique, en rendant le sol plus meuble et plus facile à aérer.

En dehors de cette question des engrais, je me contente de rappeler que le sol doit présenter certaines conditions physiques, obtenues par le travail mécanique du labourage et par l'irrigation : un accès facile de l'air, une pénétration aisée jusqu'aux racines et une proportion convenable d'humidité.

Les engrais chimiques, qui nous intéressent tout spécialement ici, ont pour but, soit de donner, à un sol stérile ce qui lui manque pour pouvoir nourrir les cultures, soit de restituer chaque année à un sol quelconque ce que ces cultures lui enlèvent d'autre part. Leur usage est donc fondé sur la connaissance des éléments chimiques nécessaires à la nourriture des plantes (c'est-à -dire ceux que l'analyse retrouve dans leur substance) et sur l'analyse du sol cultivé.

On utilise de plus, en agriculture, des amendements, qui, sans apporter directement des éléments utiles, aident les plantes à s'assimiler des principes existant dans le sol, ou modifient avantageusement l'état physique de celui ci.

Pour le cultivateur, en général, il faut le remarquer, la terre apparaît comme un être vivant, qu'on laisse reposer, qu'on nourrit, qu'on étrille, qu'on évite de forcer et d'épuiser. C'est une vache, dont on trait la mamelle et qui vieillit comme tout être organisé; ce n'est pas le simple support inerte de combinaisons

chimiques ou de phénomènes vitaux. De cette conception naturaliste proviennent assurément beaucoup des préjugés régnants contre les engrais chimiques, que des expériences mal faites ont pu confirmer pour quelquesuns et qui, de plus en plus, tendent à disparaître.

Il est évident, en effet, qu'il ne faut ni forcer démesurément la proportion d'une substance utile à petites doses, ni l'apporter mélangée à une substance nuisible, ni la répandre sur les champs à un moment inopportun; mais, avec ces restrictions, et en tenant compte de la dépense supplémentaire qui en résulte, l'utilité des engrais et amendements n'est plus à démontrer. Reste seulement à voir comment, suivant la nature géologique du sol, on doit les choisir.

Les plantes ont besoin, pour vivre , de carbone, d'hydrogène et d'oxygène qu'elles empruntent directement à l'air : le carbone à l'état d'acide carbonique, l'hydrogène sous forme d'eau, l'oxygène comme élément libre. Il faut, en outre, qu'elles tirent du sol quatre éléments principaux : l'azote, le phosphore, le potassium et le calcium. L'azote est, en partie, demandé directement à l'air; mais la plupart des plantes, et notamment le blé, ont besoin, en outre, de trouver de l'azote dans le sol; les trois autres éléments, cités en second Meu, proviennent uniquement de celui-ci; il est donc nécessaire que chaque catégorie de cultures trouve ces quatre corps chimiques à sa portée dans le terrain et sous une forme assimilable, dans la proportion où elle doit les utiliser : proportion très variable avec sa nature; il faut, en outre — et j'indique pour mémoire ce côté important de la question, pour lequel la géologie n'a que peu de chose à voir — , qu'on ail assuré à un sol, qui pouvait être argileux, compact,

APPLICATION A L'AGRICULTURE Hi

impénétrable aux racines, la mobilité et le degré d'humidité nécessaires.

De ces quatre aliments de la plante, les trois derniers ne demandent pas grandes explications ; nous aurons seulement à voir dans quelles conditions le phosphate est assimilable. Au contraire, les problèmes, qui se posent relativement à Yazote, ont besoin d'être étudiés ici.

Parmi les éléments chimiques dont se nourrissent les plantes et que le sol où elles poussent doit être en état de leur fournir sous peine de stérilité, c'est, en effet, un des plus importants, et son rôle, son mode d'action, autrefois très obscurs, en même temps que très essentiels à connaître, sont aujourd'hui à peu près élucidés grâce aux travaux de MM. Berthelot, Schlœsing père et fils, Mùntz, Dehérain, Duclaux,etc. La question de l'azote intéresse, à bien des égards, la géologie pratique; car le géologue a à se préoccuper de l'origine des nitrates dans la terre, dans les fleuves et dans la mer, et à chercher quelles circonstances minéralogiques favorisent ou retardent ce problème capital de la nitrifîcatioii ; c'est lui également qui, en cas d'insufiisance de l'azote naturel dans la terre meuble, est appelé à en fournir artificiellement sous forme d'engrais chimique. On me pardonnera donc d'insister un peu, à cette occasion, sur une série de problèmes qui sont tout à fait à l'ordre du jour.

Dans l'ensemble de la nature, où tout se transforme indéfiniment et semble en mouvement perpétuel, les phénomènes, qui affectent l'allure de cycles, c'est-àdire qui, finalement, reviennent à leur point de départ, sont singulièrement nombreux. On l'a remarqué, dès l'antiquité, pour les pluies, qui s'infiltrent dans la

terre, suintent en sources, coulent à la mer et s'évaporent en nuages; de même pour le carbone, que les parties vertes des plantes tirent de l'acide carbonique sous l'influence de la lumière et qui, des plantes, peut passer dans les animaux, où il est brûlé par l'acte respiratoire et reforme de l'acide carbonique, ou qui, sinon, se combure directement pour arriver au même résultat.

L'azote fournit aujourd'hui un autre exemple de cette circulation chimique1.

Dans le sol, les matières organiques, qui renferment de l'azote à l'état de combinaison complexe, subissent, sous l'influence d'un microbe, appelé le ferment nitrique, une oxydation qui les nitrifie. Une partie des nitrates ainsi produits est alors absorbée par la nourriture des plantes ; l'autre est entraînée en dissolution par les eaux jusqu'à la mer, avec une certaine proportion d'ammoniaque, et produit la teneur de la mer en azote, qui est, par litre, de 0mmgr-, 2 à 0mm«r-, 3 d'acide nitrique, et 0mmsr-, 4 à Ômm«r-, o d'ammoniaque. Mais, dans la mer, milieu peu oxygéné, un phénomène de fermentation inverse transforme l'acide nitrique en ammoniaque sous l'influence des organismes ; ce dernier gaz s'évapore et revient contribuer, avec l'azote de l'air, à la nourriture des plantes : nourriture qui est, comme je le disais, tirée, partie de l'air, partie du sol.

On sait que l'air renferme en poids 79,1 0/0 d'azote, avec un peu d'ammoniaque et de nitrate d'ammoniaque. Cet azote de l'air peut être rendu assimilable aux plantes par des réactions diverses.

Tout d'abord, ainsi que l'a montré M. Berthelot,

1. Schloesing (C. R., c'est-à-dire Comptes Rendus de PAc. des Sciences, 1875).

uno partie de cet azote est transformée en acide nitrique et azotite d'ammoniaque par les décharges électriques des orages : en outre, les faibles tensions électriques, qui existent continuellement, tendent à produire lentement des composés azotés complexes, et c'est ainsi que, d'après Boussingault, les eaux de pluie apportent au sol, par hectare et par an, 0 k. 33 d'azote. Un peu d'ammoniaque de l'air peut encore être pris par les organes foliacés des plantes. Mais la proportion d'azote fixée par ces divers procédés reste minime. M. Berthelot a montré, en outre ', que l'action continue des sols argileux et de leurs organismes microscopiques fixait directement de l'azote atmosphérique en quantités notables (16 à 32 kilogr. d'azote par hectare et par an). Cette propriété est, en quelque sorte, exaltée par la présence de certaines plantes, telles que les légumineuses, dans les racines desquelles les microbes paraissent trouver un support et une matière convenable, qui excite leur activité.

Les expériences de M. Hellriegel ont montré qu'en effet les légumineuses (luzerne, trèfle, etc.) étaient aptes à se procurer directement l'azote dont elles ont besoin sans le prendre au sol : non pas précisément qu'elles fixent directement l'azote de l'air, mais parce qu'elles donnent naissance à des microorganismes dont le siège est dans leurs nodosités radiculaires et qui, eux, fixent l'azote gazeux. Avec les autres plantes, cette propriété est très atténuée; pourtant, d'après certaines expériences, l'orge et le seigle ne tireraient encore que 20 0/0 de leur azote du sol, le colza 30, la betterave 40, le blé 50 0/0.

i. C. Il, 26 oct. 1885.

A côté de l'azote pris à l'air, les plantes en empruntent une proportion généralement plus forte au sol, où il existe à l'état combiné, en azote nitrique et en azote ammoniacal1, qui lui-même a une tendance constante à se transformer en nitrate; là, bien que l'ammoniaque puisse, d'après M. Mûntz, être assimilée directement, il est certain qu'en principe cette ammoniaque doit d'abord avoir été transformée en nitrate soluble parla fermentation oxydante, à laquelle j'ai fait allusion plus haut : fermentation qui est continuelle dans le sol superficiel.

Cette nitrification dans le sol, sur laquelle je reviens maintenant, joue un rôle essentiel, non seulement dans la nourriture des végétaux, mais aussi dans l'assainissement des eaux chargées de matières organiques en décomposition, qui traversent la terre pour reparaître un peu plus loin en sources. Si elle n'existait pas, la plupart des eaux de sources seraient imbuvables. Voici ce que MM. Schlœsing et Mùntz ont constaté à cet égard.

Quand des eaux chargées de matières organiques sont versées sur un sol meuble, fût-ce un sable calciné au préalable, celui-ci agit, d'abord, comme un filtre pour retenir mécaniquemeut les particules insolubles. Après quoi, s'opère l'épuration chimique, c'est-à-dire la combustion delà matière organique dissoute. L'eau, en imbibant la terre, enveloppe chaque parcelle de terre d'une couche infiniment mince, sur laquelle s'effectue la combustion, la nitrification, sous l'influence, ou du moins avec l'aide d'un ferment approprié, dit ferment

1. En agriculture, on a pris l'habitude de dire azote nitrique, azote ammoniacal pour les deux formes d'azote incorporées, l'une dans l'acide nitrique, l'autre dans l'ammoniaque.

nitrique, que le chloroforme arrête dans son travail en L'anesthésiant. dette combustion transforme, en même temps, les particules solides retenues mécaniquement. Pour qu'elle puisse avoir lieu, il faut nécessairement que le sol soit aéré1 et humide, et que sa température reste entre 5° et 55" ; il faut encore qu'il renferme du calcaire, sans être trop alcalin.

C'est sur ces faits expérimentaux qu'a été fondée l'utilisation des eaux d'égout auprès de Paris, dans la plaine de Gennevilliers. On affirme que le sol, où se produit cette épuration, garde néanmoins sa porosité et son pouvoir épurateur des premiers jours, sans aucun encrassement, même après vingt ou trente ans.

Il est à remarquer, d'ailleurs, que, pour être épurée en matières organiques, l'eau ainsi filtrée n'en reste pas moins chargée de sels en dissolution, nitrates, chlorures, etc., qui la rendent tout à fait impropre à la boisson.

C'est même sur la présence de ces sels, beaucoup plus que sur l'examen bactériologique, toujours délicat et souvent spécieux, qu'il convient de se fonder pour vérifier si l'on a affaire à une vraie source ou à ce que l'on appelle une fausse source, c'est-à-dire une source mêlée d'infiltrations superficielles, comme on en rencontre trop dans les villes. Duclaux a montré2 qu'une eau, dans laquelle il s'était infiltré des purins, se reconnaissait aisément à sa richesse en haux, chlore et nitrates.

1. 11 ne faut pas, en agriculture, que l'oxydation ait lieu à rop forte température; car alors elle peut se faire trop vite et ppauvrir le sol en azote.

. 2. C. R., 1897, t. 125, p. 913, et Traité de microbiologie.

J'ajouterai seulement quelques remarques à la théorie précédente.

Tout d'abord, la nitrification exige, comme je l'ai dit, de l'humidité ; c'est pourquoi elle se produit mieux dans les terres légères à éléments grossiers que dans les terres fortes à éléments fins : celles-ci, comme on dit, conservent mieux le fumier. Cela tient à ce que, les éléments étant trop fins, et par suite trop nombreux, la même quantité d'humidité se divise en une infinité de pellicules trop minces pour permettre le développement des microbes1. C'est aussi pourquoi la nitrification reprend, quand on a trituré la terre, parce que l'on a rompu ainsi les actions capillaires, qui retiennent l'eau autour des parcelles de terre. Dans ce dernier cas, ce n'est pas, comme on pourrait le croire, l'aération qui agit; car une aération, non accompagnée d'un brassage, ne produit pas le même effet2.

La nitrification n'a pas seulement, comme nous l'avons vu, pour effet d'épurer les matières organiques; elle fournit, en même temps, aux plantes une partie de l'azote, dont elles ont besoin pour vivre, sous forme de nitrate assimilable. Pour que cette réaction donne un résultat fructueux en agriculture, il faut qu'elle ait lieu lentement, de manière à fournir le nitrate au fur et à mesure des besoins, sans le brûler tout d'un coup. Nous venons, en outre, de voir qu'elle exigeait un sol aéré et maintenu humide à une température moyenne.

M. Dehérain a fait observer, à ce propos3, qu'une