PAR HECTARE

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APERÇU OBNÉRAL 933

De rezamen des nombres consignés dans ce tableau, il ressort : que Vaction dissolvante des eaux ne se manifeste pas à un égal degré sur tous les éléments constitutifs du soi. Parmi les oxydes métalliques, c'est la chaux qui disparaît en plus forte proportion ; parmi les composés métalloïdiques, Tacide sulfurique, le chlore et Tacide nitrique sont facilement entraînés. Les pertes d'acide phosphorique et de potasse sont excessivement faibles.

Considérés dans leur ensemble, ces résultats sont de même sens que ceux obtenus par M. Schlœsino. Si Ton veut bien admettre qu'un hectare de terre, sous nos climats, laisse couler annuellement 2000 tonnes d'eau environ, un simple calcul permet d'établir que les pertes s'élèveraient en moyenne :

à 30 kilos pour l'azote,

à 150 kilos pour l'acide sulfurique,

à 350 kilos pour la chaux,

à 3 ou 4 kilos pour l'acide phosphorique,

à 5 ou 10 kilos pour la potasse.

Dans les sols pauvres en calcaire, où les composés potassiques se transforment difficilement en carbonates l'entraînement de la potasse devient parfois très sensible. Ainsi que je l'ai reconnu en 1894, les terres granitiques douées d'une capacité nitrifiante moyenne abandonnent à l'eau une forte proportion de salpêtre. Après chaulage, le nitrate de chaux apparaît, et la dose de potasse dissoute diminue considérablement. J'ai trouvé en effet :

PAR LITRE d'eau DE DRAINAGE

(en grammes)

Terre de Trougemont ( Vosges) :

a) sans calcaire

b) chaulée (a %) ....

Terre de la Guadeloupe :

a) peu calcaire

h) assez calcaire ....

Acide azotique.

Chaux.

Potasse.

0,189 o,7ao

Cette expérience est doublement intéressante : elle nous montre, d'une part, que la composition alcaline des eauy de drainage dépend surtout de la nature et de l'activité chimique du sol, et plus spécialement de la présence du calcaire ; elle nous apprend, d'autre part, que la chaux • peut être un puissant agent de conservation de la potasse, parce qu'elle restreint parfois l'appauvrissement de la terre en cet élément (i).

Les enduits de revêtement. — Chaque particule terreuse, dans les sols cultivés, est revêtue d'un enduit de nature plus ou moins complexe où nous trouvons surtout de la matière noire et de l'argile coagulée. Pour en déterminer la constitution, je procède au décapage de la terre ou de ses composants sableux et argileux — séparés par l'analyse physique — au moyen d'une solution d'acide oxalique, ainsi que je l'ai dit d'autre part.

En traitant loo grammes de terre par une solution contenant 20 grammes d'acide oxalique, j'ai obtenu des liquides assez riches en azote, en acide phosphorique, en potasse, etc. La proportion des principes fertilisants ainsi entraînés est loin d'être négligeable. J'ai trouvé en effet :

POUR roO DE TERRE TRAITÉE

Acide

Aiote

phosphor.

Potasse

Terre de Grignon . .

Terre de la Guadeloupe.

AUuvion de la Garonne

Terre de Marmilhat .

Terre de la Creuse .

Terre des Vosges . .

(i) A cause de la grande valeur de l'azote, on s'est beaucoup préoccupé de limiter l'entrai ne ment des nitrates : soit en restrei-

L'acide oxalique, qui est un décapant énergique, n'exerce à vrai dire qu'une action insignifiante sur les éléments originels. Par contre, il attaque les composants dérivés, les enduits et la matière noire. Je suppose que ce réactif convenablement employé permettrait de déterminer, avec plus d'exactitude que les acides forts, la richesse disponible d'un sol donné. Tous les matériaux sableux, séparés de la terre par lévigation simple, abandonnent des principes fertilisants quand on les traite par l'acide oxalique.

La formation des enduits est sous la dépendance des actions désagrégeantes et précipitantes ; nous en reparlerons bientôt.

Les actions chimiques. — Pour comprendre le mécanisme général des actions chimiques — dont le but principal est la production, la mise en œuvre et la conservation des réserves alimentaires — il faut d'abord le« considérer indépendamment les unes des autres, en partant d'un milieu essentiellement minéral (sol primitif) ou essentiellement organique (sol tourbeux). Dans ces conditions, on ne tarde pas à se rendre compte — abstraction faite des actions désagrégeantes — que les principales modifications portent sur les éléments dérivés et plus spécialement sur ceux de nature colloïdale dont la constitution se modifie sans cesse. Toutefois, l'étude chimique des sols en place lie saurait fournir, sur la nature de ces

gnant l'infiltration de Teau, soit en mettant à profit la faculté assimilatrice des plantes à développement rapide. P. P. Dbhbrain, qui s'est adonné passionnément à ce genre d'études, préconisait surtout la pratique des cultures dérobées d'automne qui couvrent le sol pendant l'arriére-saison, évaporent la presque totalité de l'eau tombée et fixent une grande partie des nitrates contenus dans la terre.

modifications, des renseignements précis, rigoureux, absolus. Nous arriverons plus sûrement au but en essayant de refaire en petit ce que la nature fait en grand.

Si nous partons de la poussière granitique et de la matière végétale, nous reproduirons approximativement la terre type avec ses composants originels et dérivés. En procédant ensuite par éliminations successives, en laissant de côté les matériaux inertes ou gênants, on peut, avec plus de facilité, saisir le sens des multiples actions progressives et régressives qui dominent toute la chimie du sol.

Les actions biologiques ou réductrices ayant fait Tobjet d'une étude spéciale, il convient d'examiner successivement dans ce chapitre :

I** les actions désagrégeantes , 2** les actions dissolvantes^ 3° les actions rétrogradantes y 4° les actions mobilisantes.

Tous les phénomènes qui tendent vers la dégradation, la simplification et la dissolution des composés chimiques, sont de sens progressif ; les autres, au contraire, sont de sens régressif.

IL — ActionB désagrégeantes*

Nous avons vu comment Teau chargée d'acide carbonique réagit sur les espèces minérales attaquables, désagrège les composés silicates et provoque la formation des éléments dérivés : argile, calcaire, silice gélatineuse, etc. (ij, qui déterminent l'agglutination

(i) Voir Désagrégation des roches, travail de décomposition chi« mique (pp. la et suivantes).

ACTIONS DESAORioBANTES 939

des particules. Comme ces actions se manifestent encore dans nos terrains cultivés, il n'est pas inutile d'en indiquer le sens réel et d'en montrer aussi les conséquences.

Démonstration expérimentale, — On peut, au laboratoire, reproduire expérimentalement une sorte de sol primitif QVi soumettant à Faction lente de Tacide carbonique une fine poussière granitique immergée dans Teau distillée. Après quelques mois d'expériences, on obtient un produit riche en argile, en silice hydratée et en carbonates alcalins et terreux. C'est la répétition des expériences d'EBELMEN et de Muller.

Mais que se passe-t-il en fait ?

Nous avons, d'une part, notre mélange granitique formé de quart:{, de mica et àt feldspath ; de l'autre, de Vair, de Veau et de Vacide carbonique.

Comme le quartz est inattaquable, l'action chimique se porte sur les minéraux silicates, et particulièrement sur le feldspath. Pour fixer les idées, supposons le feldspath isolé des autres éléments : si nous avons affaire à de Vorthose (silicate double d'alumine et de potasse), il va se former de l'argile (silicate d'alumine hydraté), de la silice gélatineuse et du carbonate de potasse. En assignant aux corps en présence les formules suivantes :

Orthose : 6 (SiO^) Al^O», K^O Argile : 2 (SiO^) Al^O^, 2 (H^O) Silice hydratée : SiO«, n (H^O) Carbonate de potasse : CO^K^

et en admettant une transformation intégrale, la réaction peut s'écrire ;

6 (SiO«) A1209, K20 ) ^2 (SiO») Alao^ 2 (H^O)

4 (CÔa) == -f- 4 (SiO») n H»0

n (H20) ) ( 4- CO» K2 -h 3 CO»

Théoriquement, la proportion de silice devrait tomber de 66 7o- Or^ les expériences de Berthier, relatées d'autre part, accusent une différence de 41 **/o. Dès lors, il faut admettre : ou bien que le kaolin analysé était impur, et qu*il contenait encore de la silice amorphe, ce qui est assez naturel — ou bien que la réaction est nécessairement incomplète et limitée. Pour notre démonstration, ce fait importe peu, d'ailleurs, et nous adopterons volontiers la seconde hypothèse.

Ainsi, grâce à Faction de Tacide carbonique provenant de l'atmosphère ou de la décomposition des matières humiques du sol, des particules feldspatbiques sont partiellement kaolinisées. Un feldspath plagioclase (contenant de la chaux et des alcalis) engendrerait quatre éléments dérivés : du silicate d'alumine hydraté (argile), de la silice gélatineuse^ du carbonate de chaux et un carbonate alcalin. Ce dernier corps est entièrement soluble dans l'eau pure ; mais si l'acide carbonique se trouve en excès, une partie du calcaire entrera aussi en dissolution à l'état de bicarbonate de chaux.

Conséquences possibles. — Les composés insolubles résultant des actions désagrégeantes : l'argile, la silice et le calcaire, se trouvent dans le résidu associés aux débris rocheux inattaqués. Que deviennent alors les matières dissoutes, et notamment le carbonate de potasse ? Sont-elles entraînées intégralement par les eaux, ou le sol en absorbe-t-il une proportion appréciable ?

La transformation étant faite, supposons un milieu essentiellement minéral (sol primitif) ne contenant plus d'acide carbonique gazeux. Nous avons sous les yeux du feldspath non attaqué (élément originel), de l'argile pure, de la silice gélatineuse «t du carbonate

ACTIONS DESAGREGEANTES 24 1

de potasse. L'argile pure, ainsi que je le démontrerai bientôt, décompose une fraction du carbonate alcalin, avec dégagement de gaz carbonique, et absorbe un peu de potasse. La silice hydratée agit dans le même sens. Avec le premier corps, il se forme, par voie régressive^ une sorte de silicate double d'alumine et de potasse (plus pauvre que le feldspath primitif) qui représente vraisemblablement l^ argile colloïdale; avec le second, il se fait sans doute un silicate potassique soluble — conformément aux réactions connues — très facilement décomposable par Tacide carbonique en excès ou précipitable à l'état de silicate calcique par les sels de chaux en dissolution... En ce cas, la potasse est rendue à la circulation... Dès lors, on peut admettre que cette réaction secondaire, contrebalancée par une action réciproque, ne saurait entrer en ligne de compte, et Ton voit qu'une fraction de l'alcali — celle qui n'est pas immobilisée par l'argile — sera inévitablement entraînée par les eaux.

Au contraire, si les matières humiques abondent (solvégétal), le carbonate de potasse réagit également sur elles en produisant un humate soluble que les composés calciques précipitent ensuite, mais qui conserve toujours — ainsi que je l'ai reconnu — une certaine quantité d'alcali. Et voilà comment l'argile et l'humus, en vertu de leur pouvoir absorbant, sont à différents titres des éléments de conservation. Il ne faudrait pas cependant exagérer l'importance de ces facultés conservatrices. Si les actions désagrégeantes n'étaient pas limitées par d'autres causes, si elles se manifestaient de façon intense, on perdrait inévitablement une assez forte proportion d'alcali.

L'expérience montre, en effet, que sur i6 7o de potasse contenue dans le feldspath orthose, Targile formée en absorbe le sixième au plus (3,5 7o)- La

matière noire, toujours d'après nos essais, en entraînerait quelques centièmes. Étant donné que la plupart des sols ne contiennent que i à 2 % d'humates et d'humophosphates, la fraction d'alcali retenu par les composés humiques, eu égard à l'ensemble de la terre, n'est jamais bien importante. Il suit de là qu'une désagrégation très active aurait de déplorables effets. Mais la nature a bien fait les choses : elle, limite, dans nos terrains, les actions désagrégeantes. Et voici comment l'agglomération peut atténuer la désagrégation.

Conservation des éléments originels. — L'étude micrographique et minéralogique des terres arables nous a conduit à distinguer les composants originels et les composants dérivés. Nous avons vu qu'il était même possible de séparer les espèces minérales contenues dans les sables décapés. Tous les terrains examinés renferment des fragments de quart^, de mica, de feldspath, etc.

Pourquoi, après de longs siècles, les sols contiennent-ils encore une proportion considérable d'éléments originels ? Comment se fait-il que ceux-ci, depuis l'époque très lointaine où ils prirent naissance, ont conservé leurs caractères primitifs ? Au premier abord, ces questions paraissent insolubles. De fait, si les actions désagrégeantes étaient intenses et continues, on s'expliquerait difficilement la résistance que peuvent lui opposer des débris silicates d'une grande finesse. Pour en découvrir la cause, il suffit d'invoquer la notion de structure.

Les particules terreuses sont formées de débris sableux agglomérés par un ciment colloïdal à base d'argile ou d'hiimus : c'est le revêtement^ Venduit dont nous avons parlé. Non seulement l'enduit agglutine les éléments originels, mais il forme autour d'eux

une enveloppe protectrice. Dès que le conglomérat est formé, Teau chargée de gaz carbonique n'a plus de prise sur les débris intérieurs ; elle exerce seulement une action de contact, une action superficielle sur le revêtement : elle mobilise sans désagréger Pour que la désagrégation agisse de nouveau effica cément sur les éléments silicates originels, il faut que la molécule terreuse soit démolie par une cause d'ordre mécanique (travail du sol), d'ordre physique (gelée), d'ordre chimique ou biologique amenant la destruction des matières colloïdales de l'enduit. Or, dès que la décomposition recommence, les colloïdes entrent de nouveau en jeu, et il se reforme un autre agrégat terreux avec enduit protecteur.

On voit, en somme, que les agents de décomposition chimique, dans les conditions naturelles, ne peuvent intervenir que pendant un laps de temps très court, et l'on conçoit alors avec quelle excessive lenteur se modifient les éléments originels. Il y a plus ! Par les apports d'engrais : fumier et sels alcalins, nous donnons au sol des principes nécessaires à la production des colloïdes, des agglutinants, de telle sorte que les agglomérats terreux peuvent se reconstituer, du moins en partie, sans la mise en œuvre des éléments silicates originels.

Toutes ces influences nettement retardatrices expliquent très bien la longue conservation des espèces minérales susceptibles de décomposition ou d'épigénisation, et il est curieux de constater que les actions désagrégeantes se limitent ainsi d'elles-mêmes.

On sait quedans les circonstances ordinaires, après avoir traversé le sol, l'eau renferme toujours des

344 l'A CHIMIE DU SOL

matières étrangères : elle contient en dissolution, outre les gaz de Tair (oxygène, azote et acide carbonique), des substances minérales diverses (bicarbonate de chaux, plâtre, nitrates, chlorures, etc.) ainsi que des matières organiques (acide humique, humâtes, humophosphates, etc.). La présence de Tacide carbonique libre augmente les facultés dissolvantes de Teau à Tégard de certains composés, et c'est pourquoi nous y trouvons aussi du calcaire et des phosphates. A cause du rôle important que Teau exerce dans la chimie du sol, en tant que véhicule, nous étudierons plus spécialement la dissolution de Tacide carbonique, du calcaire, des phosphates et de la potasse.

Dissolution de l'acide carbonique et du calcaire. — Le gaz carbonique contenu dans l'atmosphère du sol (en bien plus forte proportion que dans Tair atmosphérique) se dissout peu à peu dans les couches d'eau qui imprègnent les particules terreuses. 11 agit aussi sur les composés calciques (carbonate et phosphate de chaux), et c'est grâce à lui qu'il se forme du bicarbonate de chaux.

M. Th. Schlœsing a soigneusement étudié la dissolution du calcaire dans les eaux en présence d'une atmosphère plus ou moins riche en acide carbonique. L'expérience montre que si ïactde carbonique et le carbonate neutre de chaux fCO^Ca) se dissolvent comme s'ils étaient seuls y la proportion de bicarbonate de chaux (C0^Ca,C02) dépend, pour une température donnée, de la tension de l'acide carbonique dans r atmosphère galeuse. Soient x cette tension, y le poids de carbonate de chaux correspondant au bicarbonate, l'équation x^ = ijy exprime la loi générale suivant laquelle s'effectue la dissolution du calcaire sous l'influence de l'acide carbonique

Pour une température voisine de 16"*, Texposant m étant égal à 0,3787 et le coefficient h à 0,9218, Téquation peut s'écrire : x9^i^^^ =r= 0,9218^ (i).

Les nombres ci-dessous, empruntés à l'intéressant travail de M. Schlœsing, montrent la parfaite concordance des résultats obtenus par l'expérience et par le calcul :

Tension («) de l'acide

Poids (j) du calcaire

en giammes,

carbonique

correspondant

au bicarbonate

en atmosphères.

de chaux

par

litre.

Trouvé.

Calculé.

Dans les terrains agricoles, où l'atmosphère confinée renferme environ i 7o d'acide carbonique, les eaux contiennent approximativement ogr,i96 de carbonate de chaux dissous par litre. Il n'est pas sans intérêt de faire remarquer que ce nombre varie à chaque instant avec la tension, la température, etc.. Si l'air du sol s'appauvrit en acide carbonique, si le volume d'eau diminue, une fraction du bicarbonate se décompose et du calcaire se précipite ; au contraire, quand la dose d'acide carbonique augmente, la tension croît, et une nouvelle quantité de carbonate de chaux entre en dissolution.

D'autre part, puisque tous les calcaires ne sont

(i) Nous ne croyons pas devoir insister ici sur cette importante question qui ne se rapporte que très indirectement à la chimie du sol ; nous Texamincrons en détail dans notre volume sur « La pratique des fumures >.

pas également attaquables, — comme l'ont montré MM. HouDAiLLE et Semichon, — la richesse des eaux, à égalité de tension et de température, dépend de la vitesse d'attaque spécifique des roches calcaires. C'est le carbonate de chaux actif, le calcaire précipité, qui joue le plus grand rôle dans la chimie du sol.

Dissolution des phosphates. — A l'exception des phosphates alcalins et du phosphate monocalcique, les autres phosphates métalliques sont à peu près insolubles dans Teau pure. En présence de Tacide carbonique et des carbonates alcalins, les conditions de solubilité changent sensiblement. Et tandis que le gaz carbonique favorise la dissolution des phosphates de chaux, les carbonates et les humatfes alcalins réagissent lentement sur les phosphates de sesquioxyde de fer et d'aluminium. Etant donné que les eaux du sol contiennent de semblables réactifs, on peut admettre qu'une fraction de l'acide phosphorique entre ainsi dans la circulation et contribue à la nutrition végétale.

Action de Tacide carbonique. — L'action de l'acide carbonique sur le phosphate de chaux a été étudiée par Dumas, Lassaigne, Bobierre et Deherain. Si nous admettons que Teau sert simplement de véhicule à l'acide carbonique, les équations suivantestraduisent le phénomène de solubilisation :

a) P^O^Ca^ + C02,H^-0 == P^O^HCa* + CO^Ca

b) P^O^H^Ca^ -4- C02,H20 = P'-0»H*Ca 4- CO'Ca

Lq phosphate tricalcique (P^O^Ca^ ou P2O%3Ca0), sous l'influence de l'eau chargée de gaz carbonique, passe à l'état de phosphate bicalcique (P^O^H^Ca^ ou P^O^H^O, 2 CaO) qui se transforme ensuite en phosphate monocalcique (P^O^H^Ca ou P^O , 2 H^O, CaO).

A la rigueur, on pourrait faire intervenir deux molécules d'acide carbonique et former ainsi le phosphate monocalcique en parlant du iricalcique :

c) P^O^Ca» + 2 (C0'-,H20) = PK)«H*Ca + i{CO^Cz)

Dans Tun et Tautre cas, il se fait du carbonate de chaux (CO^Ca ou CO^CaO) comme produit secondaire.

De ces réactions, en apparence très simples, nous ne retiendrons que la dernière, nous admettrons que le phosphate bicalci^ue se produit par voie régressive ou rétrogradante. Et c'est ici que surgissent les difficultés... La réaction (c) est réversible : le phosphate monocalcique^ en présence du carbonate de chaux, passe à l'état de phosphate bicalcique ou tricalcique. Si Vaction dissolvante l'emporte sur l'action rétrogradante, le phosphate restera en dissolution ; mais si l'acide carbonique disparaît, la précipitation de l'acide phosphorique se produit aussitôt... En réalité, le travail de solubilisation ne serait qu'à moitié perdu s'il devait se former du phosphate bicalcique, plus facilement attaquable (i). Je reviendrai ultérieurement sur cette question. Retenons simplement ceci : l'acide carbonique libre, en dissolution dans l'eau, commande et règle effectivement la solubilisation du phosphate de chaux.

Expériences dk M. Schlœsing. — M. Th. Schlœsing fils, qui a soigneusement étudié la dissolution du phosphate, n'a pas limité ses recherches à l'action dissolvante de l'eau pure ou chargée d'acide carbonique ; il a voulu déterminer l'influence du bicarbonate de chaux... ce qui

(1) M. Schlœsing a démontré expérimentalement que des solutions étendues d'acide phosphorique réagissent sur le bicarbonate de chaux en donnant surtout du phosphate tricalcique.

lui a permis d'établir que V acide carbonique libre rC ajoute rien à la proportion d'acide phosphorique dissous quand il est accompagné de la quantité de bicarbonate de chaux correspondant à sa tension. Voici, du reste, les résultats obtenus avec du phosphate tricalcique mis en présence de Teau pure ou de l'eau saturée d'acide carbonique seul ou associé à du bicarbonate.