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(respectivement numérotés) dans des manchons de verre d'égale dimension (o "". o«y de diamètre et 0,25 de hauteur) et arrosons-les avec des solutions salines titrées à quelques millièmes... En analysant les liquides filtrés, nous n'observons aucune variation appréciable du titre : il n'y a pas eu d'absorption. Poursuivons encore ces recherches avec des matériaux plus fins, mais toujours de même nature (sable quartzeux chimiquement inerte). Nous observons bientôt une légère variation de titre qui va croissant, pour un même poids de sable, avec le degré de finesse des grains (tamisage effectué dans la série des n"" 120 à 200). Etant donné que la nature minéralogique du sable n'a pas changé, nous attribuons l'appauvrissement de la solution saline à une action physique devenue plus apparente par suite de l'augmentation considérable des surfaces de contact avec le corps dissous. C'est alors la tension superflctelle qui se manifeste, non seulement entre le liquide et le solide, mais aussi entre le corps dissous, le solvant et le solide. L'attraction du solide pour le sel nous intéresse seule. Quand elle se manifeste visiblement, tout se passe comme s'il se formait au contact de la particule solide une sorte de pellicule aqueuse où les sels viennent se concentrer ou se diluer... Voici comment le célèbre physicien J. Thomson explique le sens des variations :

« Si la tension superficielle augmente quand on ajoute un « sel, on remarque qu'il y a moins de sel par unité de « volume de la pellicule liquide que par unité de volume « de la masse du reste du liquide. Mais si l'addition du « sel amène une diminution de cette tension superficielle, « c'est le contraire qui se produit... Nous avons remarqué « que la tension superficielle d'une solution, en contact « avec un solide, diminue à mesure que le titre de cette « solution augmente : la pellicule liquide contient alors « plus de sel par unité de volume que la masse même du « liquide. >

Le quartz passant au tamis de soie n** 240 (le plus fin que nous ayons pu nous procurer) possède une capacité d'absorption encore plus grande. Porphyrisé au mortier d'agate, puis mis au contact d'une solution titrée de car-

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bonate alcalin, il peut fixer une quantité appréciable d'alcali. Au degré d'intensité près, son action rappelle alors celle de la silice gélatineuse ; nous supposons, en effet, que les particules s'hydratent, deviennent semi-colloïdales, et sont par cela même douées d'un pouvoir absorbant vrai : celui des colloïdes.

b) Action des colloïdes. — Ce sont les composants colloïdaux du sol, exclusivement, qui commandent l'absorption vraie ; et les variations observées d'un milieu à l'autre sont imputables à la nature même des colloïdes, à leur constitution et à leur abondance. Nous avons étudié, en 1899, le pouvoir absorbant comparé de la matière argileuse extraite de huit terres différentes. L'argile ayant été décoagulée par les acides, avant sa séparation d'avec le sable fin, nous étions en droit de supposer que les quantités d'alcali fixé, à égalité de poids, seraient sensiblement les mêmes dans tous les cas... Les expériences accusèrent des variations considérables, allant du simple au triple, et l'on sait maintenant que. ces écarts dépendent surtout de la complexité des composants argileux.

De fait, si nous nous reportons aux essais relatés plus haut (p. 295), nous voyons que les mêmes proportions de substances colloïdales : silice gélatineuse, hydrate ferrique, alumine précipité, argile normale, etc., décomposent des quantités de carbonate de potasse comprises entre 2 et 15 pour 1000. Puisque l'argile agricole séparée physiquement représente un mélange de colloïdes en proportion très variable (l'électrolyse de la suspension colloïdale ayant prouvé que les particules ne se dirigent pas toujours vers le même pôle), il y a lieu d'admettre que l'abondance des colloïdes négatifs et positifs règle l'absorption des ions basiques et des ions acides contenus dans les solutions salines du sol.

D'autre part, on sait maintenant que l3i floculation ou la coagulation d'un colloïde donné dépend d'un ion particulier et qu'elle est toujours accompagnée d'une absorption plus ou moins intense... On a reconnu également que les coll )ïdes coagulés se prêtent à des échanges quand ils sont au contact direct des coagulants pour lesquels ils • ont une plus grande affinité ou grâce auxquels ils pourront

revêtir une forme plus stable. C'est à ces différentes actions que nous croyons devoir attribuer les processus de décomposition chimique qui sont contraires aux lois de Berthollet.

Essayons maintenant de préciser sommairement le rôle des colloïdes. Dans une terre arable normalement constituée nous trouvons des matières colloïdales positives et négatives, d'origine minérale ou organique, et des matières semi-colloïdales dont les capacités absorbantes peuvent être très inégales. Au premier groupe, nous rattachons les fines particules complètement décomposées ou hydrolysées : silicate d'alumine hydraté (argile vraie), silice gélatineuse, hydrate de sesquioxydes (de fer et d'aluminium), matières humiques précipitées, etc. Le second groupe comprend les débris minéraux porphyrisés que les actions hydratantes ou hydrolysantes rendent comparables à l'argile par leurs caractères physiques et leur manière d'être à l'égard des électrolytes ou des agents coagulateurs.

Trois cas simples peuvent se présenter :

1° La solution ne contient que des sels minéraux; a<* La solution ne renferme que des colloïdes dissous ; ^o La solution est formée de colloïdes en suspension.

Dans le premier cas, les principes fertilisants seront absorbés par les colloïdes déjà floculés ou précipités, et l'absorption sera totale ou partielle, suivant la nature et le degré de saturation des corps réagissants à l'égard de l'électrolyte considéré. Dans les autres cas, il y aura floculation ou coagulation, sous l'influence de l'électrolyte, et entraînement partiel ou total du sel entier ou de l'un des constituants : il est permis de supposer que la flocu lation des suspensions colloïdales est déterminée par les ions de sens électrique contraire. Nous n'envisageons pas l'hypothèse de solutions mixtes, étant donné qu'il existe rarement des matières colloïdales en dissolution ou en suspension à côté de sels électrolytes, — à moins que ceux-ci ne soient indifférents à l'égard de celles-là. — Il n'y a pas alors de précipitation immédiate, mais quand

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un agent coagulateur apparaît ensuite dans la solution, le colloïde entraîne dans sa chute une partie des constituants de l'électrolyte neutre ou indifférent.

Ces notions s\iccinctes donnent une idée suffisante des causes qui déterminent la modification des solutions au contact de la terre arable. Si les liquides changeaient simplement de concentration, au contact des particules, nous pourrions dire avec Van Bemmelen qu'il y a adsorption et ce phénomène est surtout le résultat d'une action physique. Dans le cas contraire, il se produit des combinaisons mal définies entre les composants colloïdaux et les sels : il y a absorption — les colloïdes jouant alors, dans la terre arable, toutes proportions gardées, un i-ôle analogue à celui du protoplasma des cellules vivantes.

Rôle des éléments, — Les composants essentiels du sol ne jouent pas le même rôle. Au point de vue physique, les éléments originels ^ suivant leurs dimensions, sont des agents de perméabilité ou de tassement; les éléments dérivés, au contraire, sont surtout des agents de cimentation et d'agglutination. Au point de vue chimique, à l'exception du quartz, on peut les envisager tous comme des matériaux dé réserve... Mais combien différentes sont leurs qualités ! Tandis que les sables, le calcaire et les débris végétaux constituent autant de réserves passives, Targile, la matière noire et les enduits renferment, au contraire, des réserves actives immédiatement utilisables ou susceptibles de le devenir bientôt, par la seule intervention des actions dissolvantes et mobilisantes. L'argile et l'humus prennent ainsi une grande part dans Tensemble des transformations chimiques du second degré; ils sont à la fois, mais à des titres divers, éléments correcteurs, conservateurs et distributeurs ; ils sont aussi les facteurs déterminants de l'absorption, puisqu'ils se combinent aux bases alcalines et aux phosphates dissous.

Rôle de Pargile. — La terre arable contient de V argile non colloïdale, pauvre en potasse, susceptible d'absorber encore des principes fertilisants en proportions variables, et de Vargile coagulable ou colloïdale dont ies affinités d'absorption sont satisfaites à l'égard des alcalis (i). Nous admettrons que l'argile peut se présenter sous différentes formes correspondant au silicate d'alumine hydraté, au silicate alumino-potassique et au silicate aluminO'calcique,,. Elle passe de la première à la deuxième forme en absorbant le carbonate de potasse avec dégagement d'acide carbonique (processus d'absorption) ; elle passe de la deuxième à la troisième forme par l'action mobilisante des composés calciques : la chaux se substituant à la potasse (processus de mobilisation). Sous cet état, elle n'aurait pas, selon nous, le même pouvoir d'agglutination.

A d'autres égards, l'argile doit être considérée comme un agent intermédiaire en raison même de son |)ouvoir absorbant et de la facilité avec laquelle elle abandonne la potasse sous l'influence des composés calciques dissous. Dès lors, l'équilibre d'absorption se trouvant rompu, elle pourra recouvrer ses facultés premières.

Pçur concevoir cet important mécanisme, considérons un silicate d'alumine hydraté de composition définie. En présence du carbonate de potasse, il va se former, par le fait même de l'absorption, un silicate alumino-potassique (la dose de potasse étant toujours faible par rapport à celle d'alumine). L'eau qui circule dans le sol, chargée d'acide carbonique, de bicarbonate de chaux ou de composés calciques solubles : nitrates, chlorures, sulfates... réagit ensuite sur cette argile impure et lui enlève une partie ou la totalité de la potasse. Deux réactions sont à prévoir :

a) Vacide carbonique seul intervient. Il se fait alors du carbonate de potasse et de l'argile pure. Comme le

(i) Je suppose que l'argile colloïdale se rapproche du silicate alumino-potassique. J'ai d'ailleurs reconnu que l'addition de potasse ou de carbonate de potasse en augmente sensiblement la proportion.

phénomène est réversible, il s'établit une lutte entre deux actions contraires : l'action mobilisante et l'action absorbante, et si cette dernière l'emporte, il n'y aura pas, à vrai dire, de potasse libérée.

b) Les composés caîciques seuls interviennent. Ici, la réaction n'est plus la même, et l'on peut supposer que la chaux se substitue à l'alcali pour former un silicate alumino-calcique. En ce cas, la potasse entre en circulation : elle est libérée pendant un certain temps. Si le milieu ne contenait pas d'argile pure, la réabsorption de l'alcali se produirait seulement à mesure que l'acide carbonique, réagissant sur le silicate alumino-calcique, libérerait la chaux en donnant naissance à du calcaire et à un silicate d'alumine hydraté.

Ainsi s'expliquerait le rôle des éléments argileux agissant comme intermédiaires, suivant un cycle de transformation comportant toujours les mêmes phases (i) :

I** Absorption de l'alcali par l'argile primitive avec formation de silicate alumino-potassique ;

2° Substitution de la chaux à la potasse avec formation de silicate alumino-calcique ;

3** Libération de la chaux par l'acide carbonique et formation d'un silicate d'alumine hydraté (retour à la forme primitive).

Rôle du calcaire. — Le carbonate de chaux intervient surtout comme agent de neutralisation, de saturation, de coagulation et de double décomposition. Il neutralise, en effet, les acides libres : acide humique, acides nitreux et

(i) Ce« transformations, que j'ai suivies expérimentalement, donnent Texplication rationnelle de la mobilisation de la potasse. Si l'acide carbonique devait nécessairement libérer l'alcali, en formant du carbonate de potasse, celui-ci serait repris aussitôt par l'argile. Au contraire, si cette libération est l'œuvre des composés caîciques, il y a substitution d'une base à l'autre, et le pouvoir absorbant reste satisfait jusqu'au moment où l'acide carbonique s'empare de la chaux pour former un carbonate non absorbable directement.

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nitrique, etc., en apportant une base salifiable ; il coagule Targile, quand il est dissous, et favorise ainsi la formation des agglomérats terreux et la perméabilité du sol ; à Tétatde bicarbonate, il peut contribuer à la. mobilisation de la potasse ; enfin, c'est lui qui rend possible, directement ou indirectement, le dédoublement des chlorures, des nitrates, des sulfates, des piiosphates solubles, etc. Nous avons vu comment il provoquait la rétrogradation de Tacide phosphorique et concourait aux actions précipitantes. Cette énumération suffit pour montrer le rôle important du calcaire.

Rôle de l'humus. — On sait que la fertilité d'un sol dépend à la fois de ses propriétés physiques, chimiques et biologiques. A ce point de vue, l'humus — élément de correction, de désagrégation, de dissolution, d'absorption et de nutrition — joiie un rôle prépondérant, capital. J'ai dit, à cet égard, tout ce qui pouvait oJBfrir quelque intérêt; mais je n'ai pas insisté sur les services que les matières humiques nous rendent à titre dHntcrmédiaire. Que serait un sol sans humus ? Un corps sans âme, je veux dire sans vie ! Au sein de la terre arable, un double travail s'effectue : travail de désagrégation d'une part, travail de mobilisation^ de l'autre. Les actions désagrégeantes — dues surtout à l'eau chargée de gaz carbonique et de sels divers — se poursuivent sur les débris rocheux encore vierges ou très imparfaitement altérés. Les actions mobilisantes — provoquées par les mêmes agents — se portent sur les produits de la dégradation des roches qui ont, par une tendance nettement régressive, immobibilisé temporairement les principes fertilisants rendus solubles pendant le premier travail.

Supposons que l'humus — source d'acide carbonique et d'azote — fasse totalement défaut : que se produira-t-il ? Le travail chimique sera suspendu ; il y aura chômage, et la fertilité s'en ressentira. Je vais plus loin ! J'admets que les actions désagrégeantes se manifestent seules : que deviendront alors les matériaux solubilisés ? Une partie sera retenue par l'argile qui jouit, on le sait^ de propriétés absorbantes, tandis que l'autre fraction (peut-être la

plus importante) disparaîtra dans les couches profondes sous l'influence des eaux ; il viendra donc un moment où le sol sera frappé de stérilité par appauvrissement.

Je veux encore admettre que ces pertes ne se produisent pas, que la désagrégation et V absorption s'équilibrent, se contrebalancent, — ou encore que celle-ci l'emporte sur celle-là, — quel agent, en ce cas, mobilisera les principes insolubilisés par les éléments argileux ? Oui, comment s'effectuera naturellement le travail de libération ? On objectera que les racines des plantes se chargeront de digérer ces principes ; mais est-on bien certain que cela suffirait pour obtenir de bons rendements ? Je ne saurais l'affirmer. Et c'est à ces différents titres que l'humus devient un corps précieux, car lui, du moins, s'il jouit aussi de propriétés absorbantes comme l'argile, n'immobilise que passagèrement les substances fertilisantes puisqu'il est appelé à disparaître sous l'influence des actions microbiennes.

Au reste, nous n'avons pas besoin d'escompter sa disparition — sauf pour utiliser l'élément azoté — car il cède à la plante les éléments minéraux qu'il contient. Dès lors, s'il abandonne l'acide phosphorique, la potasse, les oxydes de fer et d'aluminium, la silice même, son pouvoir absorbant n'est plus satisfait, et il peut fixer à nouveau les matières solubilisées ou mobilisées en excès. C'est ainsi que les substances humiques servent d'intermédiaire et contribuent puissamment au maintien d€ la fertilité.

Ajoutons, pour ne rien omettre, que l'humate de chaux peut favoriser certaines doubles, décompositions.

Répartition des principes fertilisants, — Les qualités fertilisantes du sol ne dépendent pas autant qu'on le suppose de sa richesse globale. Elles sont étroitement liées à l'intensité des transformations chimiques et biologiques qui déterminent révolution progressive des matériaux alimentaires : azote, acide phosphorique, chaux, potasse, etc.. Qu'importe, en effet, la richesse intrinsèque d'une terre donnée si les substances utiles restent frappées de passivité?

L'essentiel, pour le cultivateur, c'est que le sol soit suffisamment actif et qu'il puisse mettre à la disposition des plantes les aliments dont elles ont besoin. Or, l'expérience montre qu cette condition est toujours satisfaite quand les éléments dérivés accusent le maximum de richesse... Il faut, en un mot, que les principes fertilisants se trouvent convenablement répartis (i).

Répartition de l'azote. — L'azoté organique appartient exclusivement à l'humus brut et à ses dérivés immédiats : humâtes, humophosphates, etc.. D'une manière générale, les matières organiques originelles, à égalité de poids, accusent une richesse moindre que les composants •de la matière noire... De plus, on peut admettre que l'azote s'y trouve à l'état passif ou inerte. Les composts humiques dérivés, au contraire, mettent à notre disposition une richesse azotée immédiatement utilisable ou susceptible de le devenir bientôt.

Abstraction faite des débris végétaux, qui se séparent aisément par immersion, l'humus accompagne surtout les éléments fins (voir tableau p. 39) dont il constitue le revêtement ; l'argile en entraîne toujours d'assez fortes proportions.

J'ai étudié, il y a quelques années, la répartition de l'azote dans une terre franche provenant des environs de Douai. J'ai trouvé pour 100 des divers éléments :