DOSÉ

gram.

10 secondes

5 minutes

I heure

5 heures

12 heures

6 mois

Argile ealbïdale

On remarquera la progression rapide des proportions

(i) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXXIV.

8o LES COMPOSANTS DU SOL

d'acide phosphorique et d'oxyde de fer à mesure que les lots sont composés d'éléments plus petits ; il semble que les deux substances soient à l'état d'enduits, enrobant les éléments du sol, et se trouvent naturellement en plus grande quantité à mesure que le degré de finesse augmente. De plus, les rapports différent peu pour les lots d une même terre, et il y a une certaine similitude entre les argiles colloïdales et les éléments hydratés très ténus qui les accompagnent.

Toutes ces considérations ont une importance capitale, mais elles s'appliquent surtout à des terres anciennes où le travail de désagrégation est déjà très avancé. Quand les débris rocheux non désagrégés abondent, comme dans certains sols granitiques, ce ne sont pas toujours les éléments fins qui offrent la plus grande richesse* Nous le prouverons ultérieurement.

Il convient de retenir, pour le moment, la constitution chimique très inégale des éléments silicates, et en particulier celle de Targile agricole... A ce propos, on remarquera combien nous sommes éloignés du silicate d'alumine hydraté qui, pour le géol'ogue, représente Targile essentiellement pure. De fait, les éléments argileux, tels qu'on les obtient par les méthodes courantes d'analyse, offrent une constitution extrêmement variable. Cela tient à plusieurs causes :

1° Aux impuretés qui accompagnent l'argile proprement dite ;

a** Aux modifications que cette argile subit constamment au sein même de la terre arable.

Pour ce qui est de la première cause, il n'y a pas lieu d'insister longuement. L'argile agricole représente un mélange d'éléments limoneux et d'éléments argileux. On y retrouve donc toutes les espèces minérales hydratées (voire même duquartz)^ en asso-

COMPOSANTS MINÉRAUX 8l

dation avec les produits qui résultent de la kaolinisation.

Quant à la seconde cause elle a une influence moins sensible peut-être, mais plus constante et plus générale. On sait que sous l'action de Teau chargée d'acide carbonique, le feldspath se décompose ou se kaolinise en donnant un silicate d'alumine hydraté ; mais, dans le sol, l'argile ne conserve pas sa pureté: en raison même des propriétés absorbantes, elle fixe certains corps qui modifient sa nature. C'est ainsi que les phosphates solubilisés, les carbonates et les humâtes alcalins, cèdent à l'argile de l'acide phosphorique, de la potasse, de l'humus et des oxydes de fer, qui lui donnent une constitution parfois bien différente de celle du kaolin.

Éléments oalciques, — La chaux n'existe pas à l'état libre dans le sol, mais on y trouve des composés calciques divers : calcaire, plâtre, phosphate et nitrate de calcium. La plupart de ces corps se sont foriiiés par voie chimique (sauf une partie du phosphate de chaux qui existait en faible proportion, à l'état d'apatite, dans les roches primitives).

I*» Carbonate de chaux. — Tous les silicates complexes à base de chaux, sous l'influence lente de l'acide carbonique, ont abandonné cette base en formant du calcaire (CO^Ca) que nous trouvons aujourd'hui, sous des états physiques très différents, dans les sols dérivés des terrains secondaires, notamment dans les étages à\i jurassique et du crétacé.

Le calcaire n'est pas également actif sous toutes ses formes C'est le calcaire terreux proprement dit — le carbonate de chaux précipité — qui joue le plus grand rôle. On sait comment ce corps a pris naissance : le calcaire, qui se dissout à la faveur du gaz

carbonique, engendre du bicarbonate de chaux qu'on rencontre dans les eaux du sol ; quand celles-ci se concentrent, une partie de Tacide carbonique se dégage, et du calcaire se sépare alors sous un état très pulvérulent : c'est le calcaire précipité ou terreux,

A côté de lui, nous trouvons, dans certaines terres, des calcaires grossiers, graveleux et pierreux, qui sont plus difficilement attaquables par les agents de solubilisa tion.

2** Sulfate de chaux. — Le plâtre ou sulfate de chaux (SO*Ca) se rencontre dans beaucoup de sols, et particulièrement dans ceux du bassin parisien où les roches séléniteuses sont parfois très abondantes. Ce corps a surtout pour effet de mobiliser la potasse. Il est peu soluble dans Teau qui en dissout seulement 334 grammes par litre.

3** Nitrate de chaux. — Le nitrate de calcium [(AzO^j^Ca] se forme par l'action de Tacide nitrique sur le carbonate de chaux ; il prend naissance surtout pendant la nitrification. C'est aussi un produit de double décomposition : le nitrate de soude incorporé au sol se dédouble, en présence du calcaire, pour former du nitrate de chaux. On le rencontre en assez faible proportion dans les eaux.

Éléments RCCidentels. — Outre les éléments qui viennent d'être signalés, certains sols contiennent des carbonates et des chlorures alcalins, du sulfure de fer, etc., qui les rendent parfois stériles.

Pour déceler la présence des chlorures alcalins, on épuise une certaine quantité de terre par l'eau bouillante ; la solution précipite par le nitrate d'argent en donnant un chlorure insoluble dans l'eau et les acides chlorhydrique ou azotique, mais très soluble dans l'ammoniaque.

La pyrite ou sulfure de fer (FeS) existe dans certains sols tourbeux ; elle s'oxyde à Tair et donne du sulfate ferreux (SO*Fe) qui se transforme bientôt en sulfate ferrique [(SO^j^Fe^] et en peroxyde de fer (Fe^O^) (i).

D'après Wœlcker (2) les terres provenant du dessèchement du lac de Harlem contenaient pour 100 :

Sulfate de fer 0,74

Sulfure de fer 0,71

Pour caractériser les sulfures, il suffit d'attaquer la terre par un acide minéral qui déplace aussitôt V hydrogène sulfuré (H^S) reconnaissable à son odeur nauséabonde et à son action sur un papier imprégné d'acétate de plomb (le papier noircit par suite de la production du sulfure de plomb). Pour déceler le sulfate de fer, on lessive la terre et l'on ajoute ensuite aux eaux de lavage quelques gouttes de prussiate rouge : il se forme un précipité ou une coloration bleue très sensible.

Les sols alcalins (terrains'Salants) existent surtout dans les régions chaudes de la Californie. MM. Hilgard et LouDRiGHE (3) les ont soigneusement étudiés. Après les pluies, à la suite d'une évaporation active, ces terrains se recouvrent d'efflorescences blanchâtres où l'analyse décèle un mélange de sulfates et de carbonates alcalins, associés à quelques sels terreux et alcalino-terreux.

II, — Composants organiques.

On groupe habituellement, sous le nom générique d'humus ou terrcaUy toutes les matières organiques

(i) On peut ainsi représenter symboliquement ces diverses réactions :

lO) FeS + O* = SO*Fe 3<») 6(SO*Fe) -f O' = Fe^O^ + 2[(SO*)'Fe2].

(a) Journal de là S. R. d'Agr. (V Angleterre^ 1865. (3) Annales agronomique, t. 22, p. 536.

du sol arable. A la vérité, il serait préférable de tenir compte de Tétat de décomposition de ces substances et d'admettre, a priori, que la terre contient :

1° des débris végétaux intacts,

2° des débris végétaux en voie d'humification,

3° des matières humiques libres,

4° de la matière noire.

Les substances des premiers groupes représentent les éléments organiques originels ; la matière noire , au contraire, est un élément organique dérivé^ puisque les composés humiques qu'elle renferme ont été préalablement solubilisés, puis précipités à Tétat d'humates ou d'humophosphates divers.

Ne trouve-t-on pas, en effet, dans la terre, les termes de transition qui marquent le retour de la matière organisée au monde minéral ? Dès lors, pourquoi réunir sous une dénomination commune des composés organiques très dissemblables? Entre V humus actifs qui forme la matière noire du sol, et les débris végétaux originels, où le microscope décèle encore les traces de la structure cellulaire (fig. 8 et 9), il existe de telles différences qu'une distinction primordiale s'impose.

Matières organiques originelles. — Nous n'insisterons pas autrem'ent sur la nature des débris végétaux proprement dits qui n'exercent qu'une action physique de division. Par contre, il est indispensable d'insister sur les matières humiques libres ou originelles, en ayant soin d'indiquer leuf origine, leur constitution et leurs propriétés générales.

Origine de l'humus. — Les plantes qui meurent sur le sol, les débris végétaux qui se détachent des

tiges ou qui restent en terre après la récolte se décomposent lentement et donnent ainsi naissance à Vhumus brut qui engendrera ultérieurement, si les conditions de milieu le permettent, une matière noire extrêmement active.

— Matières organiques de la tourbe.

Fio. 8.

2* '^f /t-^lTi!

Fio. 9. — Matières organiques d'un sol cultivé.

Ces matières ont été séparées, par immersion, avec une solution concentrée de nitrate de chaux, puis enrobées dans de la paraffine. Les figures sont la reproduction d'une coupe vue au microscope à un faible grossissement. On aperçoit encore les trachées et les faisceaux vasculaires.

Par quel mécanisme, sous quelles influences les résidus de la végétation passent-ils à Tétat de terreau ? Les transformations qu'ils subissent sont-elles toujours de même sens? La nature du sol exercet-elle, enfin, une action décisive sur l'intensité du phénomène d'humification?

. Tout d'abord, il convient de remarquer que le processus de l'humification varie suivant la nature des milieux : dans un milieu aéré, où l'oxygène arrive facilement, l'humus se forme par voie âiéré'

niacausisy c'est-à-dire par combustion lente ; à Tabri de Tair, au contraire, il se produit essentiellement par voie de putréfaction. Parfois les actions s'ajoutent ou se complètent, comme dans la fabrication du fumier, et les deux processus concourent alors simultanément à Thumification. Dans tous les cas, la décomposition des matières organiques naturelles se traduit par des pertes sensibles de carbone, d'hydrogène et d'oxygène.

M. KosTYTCHEFF (i), qui étudia l'origine de l'humus des terres noires de Russie, a démontré expérimentalement que la décomposition des matières végétales donne lieu à un dégagement continu d'acide carbonique. Le poids des substances en putréfaction diminue ainsi progressivement, et comme les matières azotées persistent, il en résulte un enrichissement relatif en azote. Seul le rapport du carbone à l'azote décroît constamment, et ses variations progressives et continues témoignent de l'allure générale de l'humification.

Dans les milieux aérés, où Vérémacausis atteint le maximum d'intensité, les ferments oxydatits, essentiellement aérobies, détruisent les composés hydrocarbonés : matières sucrées, gommes, amidon, etc..

Par contre, dans les sols imperméables, les matières végétales se putréfient sous l'influence des /(?rments anaérobies ou réducteurs : la cellulose subit alors Iz fermentation forménique qui est caractérisée par un dégagement de méthanf on for mène et d'siciâe carbonique (2).

Toutefois, les ferments ne sont pas les seuls êtres

(ï)^An. agronomique^ t. XVII, p. 17.

(2) La réaction probable serait la suivante :

CeH'OQs -+- H^O = 3 CH* + 3 CO«

cellulose eau méthane ac. carbon.

qui contribuent à la formation de Thumus : les champignons et les vers de terre peuvent y participer également.

D'après M. C. Koning, certains champignons hyphomycètes seraient de puissants agents de destruction des plantes mortes. Le Trichoderma Koningi interviendrait tout particulièrement dans la décoraposition des feuilles du chêne, du hêtre et du pin ; l'azote seul des composés humiques paraît être assimilé par ce champignon. Le Céphalosporia Koningi n'existe pas sur les feuilles vivantes ou récemment détachées des arbres, mais son activité se manifeste par la suite : on se trouve en présence d'un champignon spécifique de l'humification, qui serait essentiellement un habitant du sol.

C'est Darwin qui signala le premier l'influence des lombrics sur la décomposition des matières organiques, et nous avons dit comment, dans la Guinée, la fertilité du sol se trouve parfois subordonnée à leur activité. Nous savons à présent que ces actions peuvent être considérables ou insignifiantes suivant la nature des milieux. E. Wolny (i) a montré que dans un sol riche en humus, soumis durant plusieurs mois au travail des vers, la production de l'acide carbonique augmentait sensiblement (de 3,08 à 8,04, et de 1,90 à 5,61 pour 1. 000 volumes d'air recueilli dans chaque lot). De même, on constate un fort accroissement pour les matières minérales solubles dans l'eau et pour l'azote ammoniacal.

POUR 100 DE TERRE SECHE Du 19 au 28 Novembre avec vers. sans vers.

Matières minérales solubles. . 0,1534 o>o336

Azote ammoniacal dosé. . . 0,0115 0,0049

(i) Annales de la. Science aj^onomique (1898-99).

Ainsi, les débris végétaux, sous Tinfluence des sucs intestinaux, éprouvent de grandes modifications, en traversant le tube digestif des vers. M. Kostit- CHEFF a donc écrit avec juste raison :

« Dans la nature, les matières organiques passent plusieurs fois à travers les organismes. Les matières rongées, déposées comme excréments, ne sont plus propres à la nourriture des animaux, des vers, mais les champignons et les bactéries s'y établissent et, dans peu de temps, toute trace de la structure des plantes qui lui ont donné naissance a complètement disparu. »

Et voilà comment des êtres vivants — d'une organisation rudiméntaire — contribuent puissamment à la production de Thumus, à la dégradation des matières organiques végétales.

Constitution organique de l'humus. — Comme la plante qui Tengendre, Thumus renferme des matières ternaires non a^otéeSy des matières organiques azotées et des matières minérales diverses.

Parmi les composés organiques : ulmine et humine; acides ulmique, humique, crénique, apocrénique (i), il en est qui se dissolvent facilement dans les réactifs alcalins, tandis que d'autres se gonflent mais ne se dissolvent pas. Ces différentes observations ont conduit

(i) M. MuLDBR appelle ulmine et acide ulmique les corps essentiels de l'humus brun qui se forme au début de la décomposition végétale ; humine et acide humique^ les éléments constitutifs de l'humus noir, qui correspondent à un état plus avancé de l'érémacausis ; enfin, acides crénique et apocrénique^ les acides provenant d'une oxydation encore plus complète des corps de l'humus noir.

Ces dénominations ne répondent pas à des substances chimiques bien définies et il est préférable, en attendant mieux, de séparer les matériaux organiques de l'humus d'après leur résistance plus ou moins grande de l'action des alcalis.

M. W. Detmer à partager les composants organiques de rhumus en deux groupes : les acides hnmiques, qui se dissolvent dans les alcalis et dans les carbonates alcalins en donnant des liquides fortement colorés — des dissolutions d'humate, constituant la partie véritablement active du terreau — et les bases htimiques (ulmine et humine) qui résistent à toute action dissolvante jusqu'à ce que leur transformation soit plus complète ou plus avancée.

Pour établir convenablement la constitution des substances humiques, il faudrait pouvoir séparer d'abord, à Taide de réactifs appropriés, les matières ternaires et Its matières azotées. Malgré de nombreuses recherches, cette séparation n'est pas faite. On sait seulement que les matières azotées de Thumus, sous l'action des acides et des alcalis, dégagent toujours de l'ammoniaque, et qu'il se produit en même temps une solution dans laquelle se trouvent encore des matières azotées plus résistantes. J'ai étudié l'influence des carbonates alcalins et des citrates solubles, mais tous ces travaux ne fournissent guère que de vagues indications sur la nature même de l'humus (i).

I** Action des acides. — Sous l'action de l'acide chlorhydrique, en solutions plus ou moins étendues, les matières humiques naturelles dégagent de l'ammoniaque. D'après MM,Berthelot et André, «la pro- « portion d'ammoniaque croît avec la dose d'acide « chlorhydrique employée à froid, à partir des doses « faibles de cet acide, et à mesure que ces doses de- « viennent plus considérables et l'acide lui-même « plus concentré. Pour une même dose d'acide, la

(i) Voir ma brochure : Les Matières humiques du soî^ éditée par M. Amat.

« quantité d'ammoniaque croît avec la température « et la durée du temps de contact. »

Nous avons étudié tout récemment, M. Deslandes et moi, l'action de l'acide oxalique faible (à 2 et 5 pour 100) sur les matières hùmiques du sol végétal. En opérant sur l'acide humique et sur l'humate de chaux (préparés par précipitation) on a trouvé les résultats suivants :

1° Acide humique. — Sur un gramme dosant 30 milligr. 06 d'azote total, dont 28 milligrammes d'azote organique :

AZOTE SOLUBLE DOSÉ (en milligrammes.)

Azote Azote

ammoniac. organique.

Traitement par l'eau pure ... 1,84 2,80

Traitement par Tacide oxalique

à 2 pour 100 1,98 5,36

à 5 pour 100 2,16 5,71

Dans la matière traitée, la proportion d'azote déplaçable par la magnésie (que nous supposons être de l'azote ammoniacal) s'élevait à 2 mgr. 06, il n'y a donc pas eu, à vrai dire, production d'ammoniaque. Par contre, on voit que l'acide oxalique provoque une augmentation assez sensible de l'azote dissous.

2° Humate de chaux. — Sur un gramme dosant 32 mgr. 40 d'azote total, -dont 31 mgr. 23 d'azote organique :

AZOTE SOLUBLE DOSÉ (en miUigrammes.)

Azote Azote

ammoniac. organique.

Traitement par l'acide oxalique

à 2 pour 100 1,41 3,82

à 5 pour 100 1,95 3,73

COMPOSANTS ORGANIQ.UES 9I

La proportion d'azote ammoniacal (qui s'élevait à I mgr. 17 dans la matière traitée) n'est pas sensiblement accrue. En ce qui concerne la quantité d'azote soluble, elle paraît plus faible que pour l'acide humique soumis au même traitement.

Il résulte de ces observations que l'acide humique précipité et les combinaisons salines qu'il forme, surtout lorsqu'elles sont peu solubles dans l'eau, résistent assez énergiquement à l'action des acides étendus.

2° Action des alcalis. — Les alcalis ne provoquent pas seulement une transformation partielle de l'azote organique en azote ammoniacal, ils dissolvent aussi une forte proportion de matières humiques et nous renseignent très utilement sur la résistance de l'azote contenu dans l'humus, dont le partage se fait ainsi :

1° Agiote volatilisé à l'état ammoniacal pendant le traitement ;

2° A^ote solubilisé précipitable ou non précipitable par les acides ;

3° Ai{ote insoluble dans les alcalis.

MM. Berthelot et André, dans leurs intéressantes recherches sur les terres et terreaux de Meudon, ont établi la répartition de Tazote de la manière suivante :

POUR 100 DE l'azote TOTAL

Azote volatilisé (ammoniacal) . . . 21,80

Azote insoluble (du résidu) .... 14,26

Azote soluble (non précipitable) . . 44,26

Azote soluble (précipitable) .... 16,46

En analysant le carbone et l'azote des matières humiques solubles et insolubles dans les alcalis, ils ont trouvé respectivement :