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ifùt. i8d4ff676âro n Umi a 3 C B 6 7 8 9 10 H àltn,
Fig. 173.
métrique, agitation de l'air, etc. ; mais la nature du sol intervient. P D'anciennes expériences faites par Maurice à Genève (1796) et par M. de Gasparin à Orange (1821), ont donné pour le rapport entre la quantité d'eau évaporée par le sol, et la quantité de pluie tombée : 0,61 pour les premières, 0,88 pour les secondes.
On doit à M. Marié Davy des observations plus récentes (expériences entreprises à l'observatoire de Montsouris) : un wagonnet en métal (1), contenant de la terre sans végétation et maintenu en plein air, reçoit la pluie, la neige et la rosée; les variations continuelles de son poids sont données par une bascule dont nous avons parlé à propos de l'évaporomètre enregistreur; on note d'autre part les indications d'un évaporomètre Piche voisin.
M. Marié-Davy a ainsi obtenu des chiffres qui sont consignés dans le tableau suivant :
Dates des observations
A rÉvaporomètro Pichc
Au Wagonnet
col. 3
col. 2
1875. — 26 janvier au 9 juin
1*' février au 16 juillet.
1876. — n février au 5 juillet. . .
27 janvier au 22 octobre.
1877. — 14 août au 16 octobre. .
(1) La surface du wagonnet était de 0"^25.
REPARTITION DES EAUX
On voit que pour les aimées 1875 et 1876 le rapport des quantités évaporées par le sol et par siuface d'eau est en moyenne de 0.325; or nous avons vu que le rapport de l'eau évaporée par une surface liquide à la quantité d'eau pluviale est de 1.57 (tableau p. 257) ; on en conclut que l'évaporation du sol et la pluie sont dans le rapport de 0.325x1.57=0,51. La terre nue évapore donc en moyenne la moitié de l'eau tombée à sa surface; ce rapport est encore plus élevé si l'on prend comme bases les résultats obtenus d'août à octobre 1877 (saison sèche 0.45x1.57=0.70). On a constaté, dans certains cas, que le sol peut évaporer une quantité d'eau égale à celle qu'il reçoit sous forme de pluie : ainsi, dans les* expériences de 1877, on a trouvé à Montsouris :
Du 14 août au 14 sept...
Du 15 sept, au 16 octob.
Pluie tombée
Eau évaporée |
par la terre
par révaporomôtre
Dans ce laps de temps, le sol a donc restitué à l'atmosphère une quantité d'eau égale à celle de l'eau tombée.
Il peut même arriver que la terre gagne au lieu de perdre de l'eau, défalcation faite de celle qui a pu tomber, c'est-à-dire qu'au lieu d'évaporer, la terre condense une partie de la vapeur contenue dans l'air; ce fait, rare quand on envisage une période de 24 heures, est assez fréquent quand on considère individuellement les observations horaires; en voici quelques exemples constatés dans la période du 14 août au 15 septembre 1877, par le même observateur :
De 6 h. du soir à 6 h. du matin. . . .
De 6 h. du matin à 9 h. du matin...
De 9 h. du matin à midi
Eau condensée
Eau évaporée
Difiéronco
ou
perte
définitive
De midi à 3 h. du soir
De 3 h. du soir à 6 h. du soir
Les chiffres des deux premières colonnes n'expriment en réalité ni toute la condensation, ni touteU'évaporation, mais les variations totales du poids du wagonnet aux heures d'observation.
L'évaporation par le sol nu est inférieure à celle des surfaces d'eau; cela se comprend, car la surface supérieure se dessèche rapidement et la force capillaire est insuffisante pour faire remonter assez vite à la surface l'humidité des couches profondes.
L'évaporation par le sol nu est plus active après les pluies.
Le maximum d'évaporation de la terre nue tombe, comme le montre le tableau précédent, entre 9 heures et midi, tandis qu'il tombe entre midi et trois heures, pour l'évaporomètre Piche ; cela tient à l'intervention des forces capillaires pour maintenir humide la surface du sol directement en contact avec l'air; ces forces ont une action moins libre dans l'après-midi, quand la surface du sol se dessèche rapidement, que dans la matinée où la température est plus basse et où l'humidité de la couche superficielle est mieux entretenue.
Évaporation par les végétaux. — La présence de végétaux sur la terre modifie complètement le phénomène de l'évaporation; la quantité d'eau qui s'échappe directement par le sol est plus faible, mais en revanche, la transpiration des plantes restitue à l'atmosphère une quantité d'eau considérable.
Nous avons déjà dit, en traitant de la physiologie végétale, que le mouvement ascendant de la sève est activé par la puissance d'évaporation des parties vertes des plantes; cette fonction importante a élé étudiée depuis longtemps, car les premières expériences remontent au xvii* sièle; les travaux de Woodward (1691), de Haies (1724), de Guettard (1748), du célèbre agronome anglais M. Lawes, enfin et surtout de M. Dehérain, l'éminent professeur de chimie agricole à l'école de Grignon, ont contribué à élucider la question. Woodward plaçait des plantes aquatiques dans des flacons remplis d'eau et recouverts d'un disque ne laissant de passage qu'à la plante ; l'eau était renouvelée au fur et à mesure de l'évaporation et il mesurait la quantité d'eau évaporée pour un accroissement de poids déterminé de la plante.
Cette fonction de la transpiration peut être constatée directement en introduisant une plante (1) dans un tube et en pesant l'eau con-
(1) Une feuille de blé adhérente à la tige.
REPARTITION DES EAUX, Zft3
denséc. Cette évaporation par les plantes diffère essentiellement de l'évaporation d'une surface humide quelconque ; nous n'avons pas à faire à un phénomène physique, mais bien physiologique; l'évaporation se continue presque aussi bien dans une atmosphère saturée qu'à l'air libre.
Expériences de M. Dehérain. — M. Dehérain a mis ces faits en évidence de la manière suivante : une feuille de blé adhérente à la tige était fixée par un bouchon fendu dans un tube de verre pesé et exposé à la lumière solaire (fig. 174); l'expérience étant commencée à 4 heure, il y avait 0'''141 d'eau condensée dans le tube à \ heure 1/2. On replaçait le tube à 2 heures sans le vider ; au bout d'une demiheure, l'augmentation de poids était de 0^130. De m^me, sans vider
Fig. 174.
le tube, on recommençait l'expérience, l'augmentation de poids était de 0^121 soit au total de 0»'390; la quantité d'eau émise était donc à peu près constante, malgré Ja présence d'eau liquide dans le tube d'essai.
Pendant le même temps, on avait placé au soleil, dans un petit ballon renfermant de l'eau, une mèche de coton qui venait s'épanouir dans un tube d'essai; la quantité d'eau condensée était de 0*'O76 après deux heures d'exposition et après trois heures elle atteignait 0^'086 et restait stationnaire.
Si la quantité d'eau évaporée par les feuilles est à peu près indépendante de l'état de saturation de l'atmosphère, elle varie considérablement suivant l'espèce do la plante. Ainsi M. Dehérain com-
parant le colza au blé et au seigle, sur des poids égaux, a trouvé que pour 100 de feuilles l'évaporation en 1 heure était
Pour le colza de 11,3
Pour le blé de 78 (température de 19 à 36<*.)
Pour le seigle de 97
Les jeunes feuilles évaporent plus d'eau que les vieilles : opérant sur des feuilles de seigle prises en haut, au milieu et au bas d'une même tige, à des températures comprises entre 19 et 36 degrés, M. Dehérain a trouvé :
En haut 97 d^eau pour 100 de feuilles.
Au milieu 85 — —
En bas 68 — —
La face supérieure de la feuille évapore plus que la face inférieure.
M. Dehérain a enfin étudié l'action de la lumière sur la transpiration des plantes : la lumière agit-elle par elle-même, indépendamment de la chaleur qui l'accompagne? à quel agent faut-il attribuer le maximum d'influence?
Opérant sur du blé et de l'orge placés successivement au soleil, à la lumière diffuse et dans l'obscurité complète, il a trouvé :
Au soleil
Blé
Orge
Obscryations
pour 1 00 do feuilles
la température
étant comprise entre
16 et 28*
A la lumière diffuse
Dans l'obscurité
' Il est difficile de ne pas admettre, d'après ces résultats, que la lumière a, sur la transpiration de la feuille, une influence prépondérante.
Pour mieux l'établir encore, M. Dehérain entoure le tube d'essai où est fixée la feuille, d'un manchon (fig. 175) où il fait circuler successivement un courant d'eau froide (15 degrés), un courant d'eau à une température voisine de la glace fondante (4 degrés), enfin une dissolution d'alun très athermane bien que transparente; dans tous les cas, des feuilles de blé pesant de 0^171 à0«f'185ont donné en une heure, de 0^171 à 0*485 d'eau à la lumière, et seulement 08^003 dans l'obscurité.
RÉPARTITION DES EAUX. 265
n en est d'ailleurs de l'évaporation par les feuilles comme de la décomposition de l'acido carbonique ; les rayons jaunes et routes
Fig. i75.
semblent avoir sur celle-là comme sur celle-ci une action plus intense que les rayons bleus et verts.
Veut-on avoir maintenant une idée de la quantité d'eau évaporée en un jour par un hectare de maïs par exemple? Adressons-nous encore à M. Dehérain qui a fait le calcul pour un champ de mEus situé à Grignon et dans lequel on comptait 30 pieds de maïs par mètre carré ; le poids des feuilles était, le 9 juillet, de 242 grammes par mètre carré. Ces feuilles, par une journée claire, donnaient au minimum 150 pour 100 d'eau en une heure ou, en 10 heures, 1,B00 d'eau pour 100 de feuilles. Les 242 grammes devaient donc donner 3,600 grammes d'eau ell'hectare de maïs évaporait par conséquent 36 mètres cubes d'eau par un temps clair (11 mètres cubes seulement par temps couvert).
Un mètre carré de feuilles de choux évapore en 12 heures * 122 à * 300
— Teuilles d'oranger ^ 011
— feuilles de vigne — 054
Nous n'abandonnerons pas ce sujet sans citer les résultats des observations de M. Lawes, qui ont porté sur l'évaporation par de jeunes arbres :
Espèces
Évaporalion en un an.
Chêne vert
3 fois le poids de l'arbre.
Chêne
Mélèze
If
Epine vinette
Sapin
Laurier
Sycomore
Frêne .
Houx
Évaporatlon oombinée du sol et de la végétation. — La végétation contribue puissamment à relever la puissance d'évaporation du sol, par l'énergie et l'étendue des surfaces évaporantes; le tableau suivant donne, pour diverses cultures, les surfaces d'évaporation de la plante par mètre carré de sol :
Pommes de tene
Luzerne
Seigle
Maïs
Chou branchu. .
Chêne
Sapin
Vigne
Avoine
Blé
Gazon
Trèfle
Les expériences sur l'évaporation combinée du sol et de la végétation ont été faites dans des conditions variables. En effet, la terre et les plantes qui la couvrent peuvent être abandonnées à la seule influence de la pluie ; ou bien, l'on peut restituer chaque jour à la plante l'eau évaporée; ou enfin, le sol peut être irrigué, c'est-à-dire que l'eau est fournie chaque jour en abondance.
1® Végétation soumise'à la seule influence de la pluie. Expériences de M. Eisler. — Ces expériences ont porté sur une pièce de terre d'une surface de 1 hect. 23 située sur la partie culminante d'un plateau d'argile glaciaire, à Calèves près Nyon (Suisse) ; l'inclinaison du champ d'expériences était faible et il ne recevait pas d'eau des terres voisines ; le terrain était d'ailleurs drainé à 1"20 de profon-
RÉPARTITION DES EAUX
deur et recouvert de cultures diverses : blé, luzernes, pommes de terre, etc.
Pendant les trois années 1867, 1868, 1869, M. Risler a trouvé que l'évaporation était de 70.75 0/0 de la pluie tombée, 70.17, 83.88, soit en moyenne 74.93.
2° Expériences de M. Marié-Davy avec restitution de Veau évaporée. — L'habile directeur de l'observatoire de Montsouris a opéré sur une terre contenue dans un wagonnet dont les variations de poids étaient suivies jour par jour et renfermant du blé ; chaque jour, Teau disparue était remplacée par une quantité égale. Voici les résultats obtenus avec Tévaporomètre et avec le wagonnet à blé :
lo-.. l 26 janvier-9 juin
|l"février-16 juillet
jo-'û ( 22 février-o juillet
{ 27 janvier-22 octobre
5 mois 1/2. — Moyennes
Evaporomctrc.
Wagonnet.
Observations.
Blé.
Blé.
Blé Maïs.
0,367 à 0,41)0 Moyenne = 0,380
Le rapport -tt-mTw- est de 0.766 ; or, nous avons vu que la tranche
d'eau évaporée par une surface liquide est égale à 1 fois 57 la pluie tombée, donc l'évaporation combinée du wagonnet représente 1.57 X 0.766= 1.20 fois la hauteur de pluie tombée.
3" Expériences de M, Marié-Davy sur des terres irriguées, — A Montsouris, M. Marié-Davy s'est servi de caisses cubiques de 1 mètre de côté, en maçonnerie de briques, remplies de terre des environs de Paris et du département de la Nièvre, et munies à la partie inférieure de tuyaux de plomb pour l'égouttement ; ses expériences ont été entreprises du 2 mai au 29 août 1879 (année humide). Pendant cette période, la terre a reçu 1^2163 de pluie et d'arrosages, l'eau évaporée a été de 1"1476 et le rapport de ces deux nombres est égal à 0.943.
Malgré la forte dose d'eau pluviale et malgré les arrosages, la faculté évaporatrice a donc subsisté.
A Gennevilliers, les expériences ont pu être faites sur une plus grande échelle, dans des bassins en briques et ciment de 2 mètres de profondeur, d'une superficie de 850 mètres environ et dont la fig. 176 montre la disposition. Chaque bassin était divisé en quatre cases, chacune ayant son drain et son bassin de réception des eaux d'écoulement ; on a remblayé les cases, d'abord avec du gros gravier, puis tivec du sable et de la terre prise dans un champ de Gennevilliers; enfin l'on a semé quelques graminées, des betteraves, du maïs, etc. vers le commencement de mai 1879 et l'on a donné deux arrosages en juin, trois en juillet, six en août. On connaissait la quantité d'eau amenée dans les rigoles de déversement, on jaugeait d'autre part
Fig. ne.
A, rigole d'amenée.
BG, tuyaux en poterie à joints étanches, recevant Teau des drains.
D D, rigoles de déversement.
EE, drains en briques, de 0,11 sur 0,11, recouverts de cailloux.
F, vanne de jaugeage.
G, sortie de l'eau des drains.
H, mur séparatif des cases.
Coupe 'paîvioU & b
JjTêtVTV
Chape ffaiyagU c cL
les volumes écoulés par les drains. M. Marié-Davy a ainsi obtenu les résultats suivants :
Eau versée.
Eau écoulée.
Eau évaporée ou absorbée.
Pour un hectare.
Août 1879.
Graminées diverses : Fromental, dactyle-pelotonnée, ray-grass, houlque laineuse
Luzerne
Maïs caragua
Betteraves
Moyennes
Le rapport de la quantité d'eau évaporée ou absorbée à celle de l'eau versée a donc été 0.90.
La quantité d'eau évaporée est considérable ; pour dix mois elle représente 10X5528:=55280 mètres cubes soit 10 fois la quantité d'eau pluviale. Elle varie avec les espèces cultivées ; minimum pour ]e maïs, elle a été maximum avec la houlque qui a évaporé totalement l'eau versée.
On voit enfin quelle influence considérable a eue l'irrigation sur le phénomène physiologique de l'évaporation ; en un mois, l'évaporation naturelle du maïs donne 930 mètres cubes tandis que l'évaporation artificielle a été de 4106 mètres cubes.
Variations de Vévaporation combinée du sol et de la végétation, — M. Risler a étudié les variations annuelles de l'évaporation de cultures diverses sans addition d'eau; voici le résultat de ses observations, dans sa propriété de Calèves :
Cultures diverses (sans addition d'eau).
Janvier 1879
Pluir.
Evapora lion.
O-OiS
Février —
Mars —
Avril —
Mai
Juin —
Juillet —
Août
Septembre —
Octobre —
Novembre —
Décembre —
Totaux
Soit 84 % de Tcau tombée.
Remarquons que. de fin mars à fin septembre, l'évaporation l'emporte sur la pluie; l'inverse se produit en hiver; il y a d'ailleurs une sorte de parallélisme entre les deux phénomènes, un excès d'eau tombée amenant un excès d'évaporation.
Le tableau suivant fait ressortir les variations de l'évaporation suivant les espèces ; les résultats qui y sont consignés ont été obtenus par M. Risler sur des terres alimentées naturellement par la pluie :
Luzerne en 100 jours. 0» 3400 à 0» 7000
Prairies... — 3140 7280
Avoine — 2900 4900
Fèves — plus de 3000
Maïs — 2800 4000
Blé — 2670 2800
Trèfle — 2860
Seigle — 2260
Vigne — 0860 1300
Pommes de terre — 0740 1400
Sapin — 0500 1100
Chêne — 045a 0800
Les irrigations artificielles augmentent l'évaporation tout en activant la production; à Gennevilliers, M. Marié-Davy dans les expériences déjà citées (irrigation continue) a obtenu un rendement de 50 hectolitres de blé à l'hectare.
La moindre quantité d'eau qu'il faille enlever au sol pour produire i kilogramme de blé est d'environ 1000 kilogrammes; en été les pluies sont souvent insuffisantes pour donner à la plante l'eau nécessaire à la végétation, l'humidité retenue par le sol est bien vite épuisée et il faut alors recourir à l'irrigation artificielle.
L'évaporation des plantes en culture varie enfin suivant la nature et l'inclinaison du sol : les fortes pentes favorisent le ruissellement, diminuent par suite l'imbibition et l'évaporation possible; la consommation de l'eau par les plantes est plus régulière dans les terres fortes et argileuses que dans les terres légères et sablonneuses.
