MINIMA

Sable grossier . . .

i,ooo

Sable moyen . . . .

{ calcaire. . .

Limon j silicieux . .

( surfin . . .

, ., l brute . . .

^"■«•^^ IcoUoïdale. .

invisible

Le nombre de grains par gramme s'élèverait approximativement à 5.000 pour le gros limon, à 35 millions pour le limon moyen, à 50 milliards pour l'argile brute (diamètre 0,005) et à plus de 60 trillions pour l'argile colloïdale supposée visible. Ces observations présentent, à divers titres, un intérêt considérable. Nous en tirerons, dans la suite, d'importantes déductions pour l'interprétation de la fertilité et de la chimie du sol.

Les ESPACES lacunaires. — Le volume de ces espaces, occupé par de l'air ou de l'eau, est sujet à de grandes variations qui dépendent à la fois de la dimension, de la forme et de l'arrangement des parti* cules et des agrégats terreux.

PROPRIETES PHYSIQUES

Supposons le cas d'agrégats égaux et sphériques, on peut prévoir deux sortes de groupements réguliers :

1° L'arrangement des agrégats est tel que tous les plans tangents aux points de contact sont perpendiculaires ou rectangulaires entre eux. Ce dispositif représente la structure cubique. (&g, 12). Le calcul montre

FiG. la. — Type de structure cubique,

que Tespace lacunaire est maximum et qu'il atteint 47,74 pour 100 du volume total, quel que soit le diamètre des sphères, mais à condition que celles-ci aient toujours les mêmes dimensions.

2° Uarrangement des agrégats est tel, que chacun d'eux vient se loger dans l'espace laissé libre par les sphères voisines. On se trouve alors en présence de la structure pyramidale (fig. 13), qui est plus compacte. L'espace lacunaire ne s'élève, en effet, qu'à ^5'95 pour iQO du volume total.

lo8 LES PROPRIÉTÉS DU SOL

Avec des particules et des agrégats de dimensions très inégales, le volume des pores serait bien différent. C'est ainsi que dans le sol, où les agrégats terreux ne sont ni sphériques, ni d'égal volume, Tespace lacunaire varie de 20 à 60 pour 100. A quelles causes faut-il attribuer ces variations ? Il semble qu'il y ait plusieurs facteurs déterminants : la structure plus

Fin. 13. — Structure dite pyramidale. En bat et à droite, on voit la disposition des particules élémentaires à l'intérieur d'un agrégat terreux.

complexe des molécules terreuses et leur .degré de tassement.

Examinons d'abord la première cause.

Voici des agrégats terreux (fig. 13). Chacun de ces agrégats est formé d'un noyau central, entouré d'un enduit de revêtement, contenant surtout des grains sableux impurs qui laissent entre eux des vides plus ou moins considérables. Q.uand l'agglomération s'est produite, les grains ont emprisonné de l'air et de l'eau. Il suit de là que l'espace libre du sol comprend toujours : un espace lacunaire intergranuleux {espace

PROPRléréS PHYSIQUES T09

lacunaire existant entre les agglomérats) et un espace lacunaire intragranuleux (espace lacunaire compris entre les particules élémentaires des agglomérats).

Pour mesurer approximativement Vtspace lacunaire, dans les sols en place, il suffit de prélever un volume connu de terre et d'en déterminer le poids avant et après dessiccation. La différence entre le volume apparent ou primitif (Va) et le volume réel (Vr) de la matière sèche — obtenu en divisant le poids de la terre desséchée par la densité absolue du sol qu'on suppose égale à 2,6 — donne l'espace vide :

Et==ïV.

On effectue les prélèvements de terre à l'aide de cadres métalliques à parois tranchantes {méthode des cadres de P.-P. DBHitRAiN), ou bien, comme le fait M. Garola, avec une sonde cylindrique bien calibrée (ayant un diamètre de 0,05) et divisée en centimètres dans le sens de la longueur. Si l'on veut connaître le volume approximatif de l'air et de l'eau contenus dans Vespace lacunaire, il suffit de transformer les poids en volumes et d'appliquer les formules connues (i).

En général, le volume des espaces lacunaires peut varier sensiblement d'un sol à l'autre, et aussi d un

(i) Soient le poids de Téchantillon recueilli, /, « et v les poids respectifs de la terre sèche, de Teau et de l'air, on aura : ®==^ + * 4"^ [équahon des poids). De même, en représentant par (^, V, xf^ v*y les volumes correspondants, on peut écrire: ® &£ « 4. f^ -h 0*4. . Et comme les volumes représentent le quotient du poids par la densité, cette dernière équation peut se mettre sous la forme suivante :

d'oà Von til« les Valeurs respectives dé x et de y.

IIO LBS PROPRIETES DU SOL

moment à Tautre pour un même terrain Ces variations sont imputables à plusieurs causes ; elles se groupent en deux séries : les unes se rapportent aux espaces lacunaires intergranuleux, les autres aux espaces lacunaires intragranuleux. Les premières sont sous la dépendance de la dimension et de la forme des agrégats, ainsi que des actions capables de les rapprocher ou de les détruire (tassement); les secondes, au contraire, dépendent presque exclusivement des modes d'agglutination des particules terreuses.

D'une part, en raison de la ténuité des matières argileuses et colloïdales, dont les particules peuvent se glisser dans les interstices, Tespace libre diminue parfois de façon très sensible, surtout quand les agglomérats sont momentanément et partiellement démolis. L'action du tassement est des plus manifestes. Dans un sol roulé ou non travaillé, le volume de ces espaces sera toujours plus faible. Les pluies copieuses, qui désagrègent les particules superficielles, tassent naturellement le sol et restreignent ainsi l'espace lacunaire. Par contre, toutes les façons culturales qui ont pour effet de remuer ou de soulever la terre augmentent ces espaces dans de fortes proportions. Ces actions sont d'une évidence telle qu'il n'y a pas lieu d'insister davantage.

En dehor<i de la pression, qui a pour principal effet de restreindre l'espace intergranuleux, en rapprochant les conglomérats, des causes diverses modifient l'état particulaire et la texture des terrains. Les agents de cimentation sont, en effet, très sensibles à l'action de l'eau et des solutions salines. D'une manière générale, la tendance à former des agglomérats paraît d'autant plus faible que les particules sont plus grosses. Les substances colloïdales (argile et humus) favorisent surtout l'agglomération quand la pro-

PROPRIETES PHYSIQUES IJI

portion d'eau ne dépasse pas les quarante centièmes de la quantité maximum que la terre peut en retenir. Enfin, les sels solubles, même en faible proportion, exercent une grande influence sur la structure du soL Les alcalis et les carbonates alcalins provoquent un arrangement compact des grains individuels et gênent l'agglomération ; au contraire, les acides minéraux et leurs composés (sauf les sulfates neutres alcalins) aident à la floculation. La chaux caustique — et à un moindre degré son carbonate — engendre des agrégats légers, peu compacts, dont la résistance dépend de la quantité de matière coagulante. (Wolny.) La gelée, les pluies, le tassement, les secousses plus ou moins violentes, et surtout Tébullition avec l'eau, divisent ou détruisent les agglomérats. En somme, la porosité varie avec la nature des terrains. Tandis que dans les sols minéraux le volume des pores oscille entre 20 et 58 pour 100, il atteint 82 pour 100 dans les terres tourbeuses.

Densité ou poids spécifique. — Le poids spécifique du sol dépend de sa constitution et notamment de sa richesse en humus. La densité réelle des éléments physiques varie de i,a à 3,8; celle du sol — abstraction faite des terrains h umifères qui sont plus légers — oscille entre 2,5 et 2,6. On la détermine rigoureusement par la méthode du flacon ; elle est indépendante de la texture. La densité apparente (poids de Tunité de volume) est sujette à de nombreuses variations, en raison des modifications que le tassement fait subir à l'espace vide ; elle croît avec ' la pression. Le tableau ci-dessous montre la valeur des diverses densités ;

lia

LES PROPRïirfe DU SOL

Densité

Detiftité

réeUe.

apparente

Sable fin

Argile pure, . . .

Calcaire pur . . •

Humus brut . . .

Limon fin ... .

Terre (moyenne) . .

D'après M. Whitney, la densité réelle des sols des États-Unis serait comprise entre 1,^9 et 5,71 : soit 2,65 en moyenne. Pour une cinquantaine"'d*échantil* Ions de terres de la Beauce, le poids de Tunité de volume (densité apparente) serait en moyenne, d'après M. Garola, de 1,41 sous une pression de n kilos pâf centimètre carré, et de 1,^8 sous une pression de îao kilos par unité de surface.

Adhérence et cohédion. — Si les substances coh loïdales déterminent les variations de volume du sol, elles agissent aussi sur la cohésion et Tî^dhérence des agrégats terreux. "

On nomme cohésion la force qui lie les particules. Elle est fonction de la finesse des grains, de la proportion d'argile et de la pression ; elle est minimum, dans les argiles, quand la quantité d'eau est maximum ; pour les autres éléments, il existe un optimum variable avec le degré d'humidité. La chaux caustique diminue la cohésion de Targile humide ; la poiassêf la soude tilts carbonates alcalins augmentent la cohésion à sec et la diminuent quand la masse est mouillée, ainsi que cela résulte des multiples expériences de WoLNY. Pour mesurer l'intensité de la cohésion, on peut, à l'instar de ScHUBLER,'soumettre des prismes de terre séchée à l'action de poids de plus en plus forts afin de déterminer l'écrasement des particules;

PROPRIÉTÉS PHYSiaUBS 113

mais il est préférable, comme Ta dit Woj.ny, de calculer la résistance que le sol oppose à la séparation par traction, à la pression ou à la pénétration d'un coin.

On appelle adhérence la propriété qu'a la terre d'adhérer aux instruments aratoires en bois ou en fer. Cette force se distingue nettement de la cohésion^ parce qu'elle ne constitue pas à vrai dire une propriété intrinsèque du sol. C'est une faculté acquise. Elle se manifeste quand la terre se trouve en rapport avec l'eau, c'est-à-dire lorsqu'elle est mouillée. L'adhérence est proportionnelle à la surface de contact et à la pression. Plus forte dans un sol à grains isolés que dans un sol granuleux, elle croît quand la dimension des particules diminue. A l'état sec, le pouvoir adhésif est nul. Les alcalis caustiques seuls l'augmen^ tent dans l'argile qui, contrairement aux sables, adhère mieux au bois qu'au fer. Pour déterminer l'adhérence, Schûbler s'est servi d'une balance dont l'un des plateaux, formé par une lame de bois ou de fer, était fixé sur la terre humide ; on chargeait l'autre

f)Iateau avec des poids jusqu'à ce qu'il se séparât de a matière terreuse.

h) Oe^ propriétés extrinsèques, — Ce sont les plus importantes à considérer — abstraction faite de la texture du sol — parce qu'elles visent les rapports de la terre avec les agents extérieures : chaleur, air et eau.

1° Pu sol dans ses rapports avec la chaleur. — Au

retour du printemps, une activité vitale nouvelle se manifeste puissante et rapide. En quelques semaines, la végétation renaît, et cette subite renaissance est en grande partie l'œuvre dé la radiation solaire qui vient échauffer l'atmosphère et le sol, marquant

ainsi, par d'heureux effets, les liens étroits qui semblent rattacher le mouvement vital à la chaleur rayonnante.

On sait, du reste, que le développement des plantes est en rapport avec la température du milieu ambiant. Pour les différentes cultures, les limites s'établissent comme suit (en degrés centigrades) :

TEMPÉRATURES DE DBVELOPPBMBNf M inimum Optimum Maximum

Moutarde, choux o

Blé, orge, avoine. .... 5

Maïs, millet, sorguo. ... 9

Fèves, haricots, pois. ... 8

Concombre, melon .... 16

La croissance des végétaux — qui est la résultante de l'ensemble des fonctions physiologiques — dépend surtout de la température des milieux (atmosphère et sol). Ainsi, révolution des graines (germination) exige une certaine quantité de chaleur, et tous les cultivateurs savent que les semences confiées à une terre chaude, suffisamment humide et aérée, germent avec plus de rapidité. De même, les chaleurs précoces du printemps favorisent le développement des bourgeons, des bulbes et des tubercules.

En résumé, la température influe :

a) Au point de vue physiologique :

I** Sur le réveil de la vie végétale contenue en puissance dans les organes reproducteurs ;

2° Sur l'absorption de Teau et des principes alimentaires qu'elle contient [\q folle t âge &e la vigne — caractérisé par le flétrissement des jeunes sarments — serait imputable à l'insuffisance de l'absorption) ;

3° Sur la production de la chlorophylle et sur toutes les fonctions qu'elle commande : assimilation chlorophyllieune et chlorovaporisation (transpiration diurne) dont l'optimum serait serait voisin de 40** ; .

PROPKIBTES PHYSIQUES II5

4** Sur l'intensité de la respiration ; roptimum, d'après KLreusler, étant compris entre 40 et 45° ;

5° Sur la feuillaison, la floraison et la maturation.

b) Au point de vue physico-chimique : sur l'activité biologique du sol (ferjnentations) et sur tous les phénomènes de dissolution (dissolution des gaz et des matières nutritives dans les eaux qui circulent au sein de la terre arable).

A l'origine, pour nos cultures herbacées, c'est surtout ]a température du sol qui règle révolution des végétaux (1). Les essais que nous poursuivons à Grignon en fournissent la preuve. Ainsi, Tannée dernière, en suivant le développement progressif de la luzerne, nous avons nettement observé que la courbe de croissance n'est pas toujours semblable à la courbe des températures atmosphériques. De fait, le refroidissement de Tair agit de deux manières : s'il persiste assez longtemps pour provoquer une variation sensible de la température du sol, la végétation s'en ressent et la courbe du développement fléchit ; au contraire, s'il est subit ou momentané (sans descendre au-dessous de zéro), la chute delà température du sol étant faible et superficielle, la végétation ne paraît pas subir de ralentissement.

Mais dans quelle mesure le sol peut-il accumuler ou disperser l'énergie calorifique ? Ainsi se pose la question. Comme tous les corps, la terre arable

(i) Pour que la plante se développe normalement, il faut encore que la chaleur se répartisse d*une façon convenable pendant la période de croissance. Les agronomes qui on établi la somme des températures nécessaire à une culture donnée n'ont pas manqué de tenir compte du nombre de jours pendant lesquels la plante devait végéter. Il eut été préférable de fractionner le temps du développement et de faire état simultanément des températures du sol et de Tatmosphère, en raison même des variations climatériques qui deviennent parfois excessives dans certaines régions.

ii6

LBS PROPRléris DU SOL

reçoit de la chaleur et en émet. Elle en reçoit du soleily du noyau central, des corps chauds qui renvironnent et des réactions exothermiques qui se produisent en son sein ; elle en cède à l'air par rayonnement, et à Teau par convection. Oe là résultent des échanges continuels impliquant de constantes varia-* tions dans la température du sol.

Température du sol. — On peut admettre que les deux tiers de la chaleur que le soleil envoie à la surface du globe sont reçus directement par la terre végétale. Une partie de ce calorique sert à réchauffement de Tair ambiant qui accuse — - sauf de rares exceptions — une température moins élevée que celle du sol, comme le montrent les observations suivantes faites à Orange, par de Gasparin, durant une quinzaine d'années (1836 à 1850) :

TEMPERATURSS MENSUELLES IfOYSNNBS

de rair.

du soi.

Janvier Février

Mars .

Avril.

Mai , ,

Juin .

Juillet Août . .

Septembi Octobre ,

re

Novembre .

Décembr

Quand on compare la température de la terre à celle des corps opaques secs exposés à la même radiation, on trouve, en faveur de ceux-ci, une différence positive de 5" environ. Dans les régions septentrio-

PROPRIETES PHYSIQUES

nales, réchauffement est moindre, mais les résultats généraux sont à peu près de même sens.

Les couches superficielles du sol, qui sont au contact direct de Tatmosphère, abandonnent toujours de notables quantités de chaleur, et ce rayonnement constant a pour principal effet d'accroître la température de Tair ambiant. Pour s'en faire une idée, il suffit de suivre les variations thermiques au niveau du sol et à un plus d'un mètre de sa surface. Les températures ainsi relevées à l'observatoire de Montsouris, depuis une trentaine d'années, sont intéressantes à comparer :

Janvier . .

Février . .

Mars. . .

Avril. . .

Mai . . .

Juin . . .

Juillet . .

Août. . .

Septembre .

Octobre. .

Novembre .

Décembre ,

Les différences observées sont du même ordre que précédemment. S'il était possible d'immobiliser et de sectionner la couche d'air, on obtiendrait une progression croissante et régulière des températures jusqu'au ras de la terre.

Les observations thermométriques faites dans le sol même, à diverses profondeurs, ne sont pas moins