I. —EAU, SOL ET ATMOSPHÈRE

L'irrigation vise un double but : apporter aux plantes les aliments ou les engrais du sol et des eaux d'arrosage, et rétablir dans le sol l'équilibre d'humidité nécessaire à la végétation. A quelque point de vuequ'on le considère, le but de l'irrigation est complexe ; il dépend du climat, de la nature des terres et des circonstances économiques de la production agricole.

Le rôle de Teau dans la nutrition des plantes a été défini par MM. MUntz et Girard, dans leur livre des Engrais (i), assez complètement pour que nous jugions superflu de revenir sur un sujet aussi nettement élucidé. Il nous suffira d'ajouter qu'il y a toujours assez d'eau, sous forme de pluie, de rosée et d'humidité atmosphérique, relativement à l'apport de l'hydrogène qu'exige la constitution des tissus herbacés. Il n'en est pas de même de l'eau qui met en circulation les principes nutritifs nécessaires à la plante. Les eaux météoriques ne suffisent pas tou-

(1) Les Engrais, 1887, chap. l«% Nutrition des plantes, t. I,p. 9.

f>4 LES IRRIGATIONS.

jours pour subvenir aux besoins de la transpiration, et la plante doit en conséquence puiser dans les eaux souterraines ou dans les eaux d'arrosage les quantités de liquide que dépense Tévaporation des feuilles et des tiges, et que les racines réclament comme véhicule des éléments nutritifs.

De la physiologie végétale et des phénomènes de transformation et de diffusion que la chimie permet d'expliquer, nous devons retenir trois faits, qui intéressent plus directement la théorie des irrigations :

Le premier est que le sol, dès qu'il les rencontre en dissolution, iSxe les trois éléments principaux des récoltes, à savoir : l'ammoniaque, la potasse et l'acide phosphorique. Les recherches de Way et de Vœlcker ont démontré dans quelles limites s'exerce ce pouvoir absorbant du sol.

Le second est que, dans un sol fertile, le liquide ambiant ne tient en dissolution des principes nutritifs qu'en quantités absolument insuffisantes pour justifier le développement que reçoivent les plantes.

Le troisième est que, pour parfaire l'alimentation voulue par le développement des plantes, les sels nutritifs qui sont à l'état soluble dans le sol s'introduisent par dialyse à travers les membranes des racines.

Il résulte de ces faits, d'une part, que plus la distribution des principes fertilisants dans le sol est complète, plus la fertilité du sol augmente ; et d'autre part, que plus il y a d'humidité ambiante rendant les principes fertilisants solubles, plus les racines en absorbent, mieux la plante se nourrit et plus la récolte augmente (i). L'irrigalion répond à ces deux conditions de la production intensive.

(i) L. Grandeau, Études agronomiques, 18S7, p. 7.

L étude des sols et des sous-sols que Ton se propose d'améliorer par Tirrigation est évidemment la première qu'il convient de faire. D'une manière générale, il y a le plus grand profit à tirer de la connaissance des divers terrains, quant à la formation des eaux qu'ils recèlent, et aux propriétés des divers sols arables que ces terrains constituent, relativement aux eaux d'arrosage.

On sait que certaines plantes, cultivées d'une manière continue sur le même sol, finissent par dégénérer, sans que cette dégénérescence affecte d'autres plantes ; ce fait est avéré pour le trèfle, pour la garance, etc. Si donc la constitution chimique des terres n'avait aucune importance, les arrosages s'opérant dans les mêmes conditions, avec les mêmes eaux, on ne pourrait pas expliquer cette détérioration. On n'expliquerait pas davantage pourquoi on ne rencontre pas un seul pied de trèfle parmi les bruyères qui recouvrent des centaines d'hectares de landes; mais si Ton défonce la lande et qu'on y applique de la chaux, le trèfle poussera abondamment. On ne saurait pas non plus comment justifier que le chêne se délecte dans l'argile compacte, le bouleau et le mélèze dans le sable stérile, le ciste dans les calcaires, etc.

Phillips (i) fait observer que le rapport entre l'humidité et le sol est une cause de différences non moins importantes, pour le développement et le rendement des plantes, que la constitution chimique des terres. C'est en effet par leur propriété capillaire, qui permet à l'humidité des sous-sols de gagner la couche superficielle, que les roches influent sur la végétation. Dans bien des cas, le drainage d'une terre arable reposant sur un sous-sol calcaire, éloignera les sources de son humidité.

Quoique la terre devienne ingrate quand elle est pres-

(0 A Treatisc on geology, i837» 1. 11, P.2S9.

que exclusivement composée d'argile, comme dans les Dombes et les marnes irisées de la Lorraine, elle devient plus stérile encore quand elle est uniquement composée de sable quartzeux, comme dans les Landes, la Sologne et la Brenne, ou bien de cailloux siliceux, comme dans la Crau. Un sol rocheux ou très pierreux, tel que celui des garrigues du midi de la France, est non moins défavorable. Cest Targile et Thumus qui règlent l'aptitude des diverses terres à retenir les eaux et les autres substances utiles à la nutrition des végétaux (i).

Aussi, dans le fond des bassins et des vallées, le sol végétal, formé de débris de roches très variées dans lesquelles l'argile est en proportion convenable , enrichi de l'humus que les eaux entraînent et accumulent, surtout vers la partie inférieure des bassins, est-il meuble, poreux et suffisamment humide; son travail est facile; son revenu est généralement élevé.

Au contraire, la terre végétale formée des éléments incomplets d'une seule roche, ou d'une série de roches identiques au point de vue de leur composition chimique, est généralement pauvre, sèche, d'un travail plus ou moins difficile et d'un revenu médiocre. Il lui manque le plus souvent l'humidité nécessaire; en tout cas, l'eau d'irrigation fournie par les sous-sols, ou par les cours d'eau issus d'autres formations, est appelée à lui rendre unhaut degré de fertilité. Le plateau central de la France, la Bretagne, la Vendée, où la terre arable est formée par la désagrégation des roches granitiques; la montagne Noire et les Pyrénées, dont le sol arable provient delà décomposition des schistes ; la craie blanche de la Champagne; les calcaires pierreux de la Bourgogne ; les causses

(i) A. Delesse, Carie agricole de la France^ 187».

du Languedoc, les sables et les grès des Vosges, de la Sologne, des Landes, de Fontainebleau, etc., offrent sur de vastes surfaces, des exemples de terrains que l'irrigation et lengrais peuvent et doivent améliorer.

Ainsi la composition chimique et minéralogique des terres est étroitement liée à leur état physique, et notamment à leur état d'humidité.

Une sécheresse excessive leur est tout aussi défavorable qu'une trop grande humidité. L'irrigation remédie au premier défaut, et le drainage au second ; de plus, et c'est ce qui la caractérise, l'irrigation est pour l'agriculture une source immédiate d'engrais.

En tant que les plantes consomment de grandes quantités d'eau , et des quantités variables entre elles, comme le sol est Tagent chargé de la leur livrer, nous examinerons en premier lieu son rôle sous le rapport de la perméabilité et des propriétés d'absorption et d'évaporation.

A. — Homectatlon du sol.

' La facilité plus ou moins grande avec laquelle les diverses terres se laissent pénétrer par l'eau, la retiennent et la laissent partir parévaporation, détermine le volume d'eau qui donne le degré d'humidité nécessaire à la végétation intensive* Si cette détermination pouvait être exacte, l'irrigation la plus économique consisterait à distribuer l'eau de façon à la retenir complètement dans la couche superficielle, à une profondeur de cinq à six centimètres au-dessous des racines des diverses plantes. Ce résultat serait atteint, par exemple, dans la culture des céréales, en imbibant la couche arable jusqu'à une profondeur de 25 centimètres; mais pratiquement, étant donnés

l'état hygrométrique de l'air et la filtration du sol, l'irrigation ne peut être ainsi restreinte.

1. Pennéabilité des terrains. — Les essais sur la perméabilité des sols nus sont peu nombreux.

Les ingénieurs ont été conduits par l'expérience dans la construction des routes, à reconnaître que lorsque certains terrains perméables, tels que la grande oolite, les calcaires corallien et fK>rtlandien, la craie blanche, les formations calcaires et sablonneuses du terrain tertiaire, les sables et les graviers de transport du fond des vallées, ne sont pas trop accidentés, c'est-à-dire lorsque leur relief est tel qu'on peut y tracer, sans déblai ni remblai, et dans une direction quelconque, une route avec des pentes n'excédant pas o"',o5 par mètre, les eaux pluviales ne ruissellent'jamaisà leur surface. Quand ces mêmes terrains sont plus accidentés, il y a quelquefois ruissellement sur la pente des coteaux, mais le faible courant d'eau qui en résulte ne tarde pas à se perdre, dès qu'il atteint le thalweg d'une vallée.

Des expériences instituées par Belgrand sur la perméabilité des sables, ont montré notamment qu'ils peuvent absorber par mètre carré, en 36 jours, une hauteur d'eau totale de 82", o8. Sur un terrain entièrement formé de sable, dans une des vallées écartées de la forêt de Fontainebleau, un barrage de 3 ",2 6 de hauteur a permis de recevoir pendant cette période 882,480 mètres cubes d'eau , dont 2"',28o ont été absorbés par jour et par mètre carré, la plus grande absorption par heure ayant été de o™, 12 par mètre carré; ce qui représente plus du double du produit des plus grandes averses constatées dans tout le bassin de la Seine.

De cette expérience résulte l'impossibilité d'arroser régulièrement, sur la pente des coteaux ou sur les plateaux, des terrains à ce point perméables, et d'y créer des

prairies naturelles arrosables. II est vrai qu'en dehors des sables de Fontainebleau et de Beauchamp, dans le bassin de la Seine, d*autres formations sablonneuses, comme celles du terrain crétacé inférieur, sont assez peu perméables pour que l'on puisse y établir partout d'excellentes prairies.

Tandis qu'avec un litre d'eau par seconde, coulant d'une manière continue pendant la saison des irrigations, on n'arroserait pas plus de 36 mètres carrés de prairie dans les sablons de Fontainebleau, on pourrait se passer presque d'arroser les herbages du pays de Bray et de la vallée d'Auge, dans les sables argileux du terrain inférieur de la craie (i).

L'ingénieur O'Meara a publié également les résultats de quelques expériences sur le volume d'eau qu'absorbent certains sols nus, et sur le temps qu'il faut à l'eau pour les pénétrer jusqu'à une profondeur déterminée.

Des deux sols comparés, l'un argileux et imperméable a exigé, à l'état vierge, 35 pour 100 d'eau pour se saturer, et à l'état de labour, 40 pour 100; l'autre, léger et poreux, a consommé pour sa saturation 38 fX)ur 100, à l'état vierge, et 44 pour 100 à l'état de sol labouré.

Quant à la profondeur à laquelle l'eau pénètre dans un sol imperméable comparé à un sol perméable, et à la durée de l'infiltration, le tableau I résume les données des observations faites par O'Meara.

Les sols mis en expérience dans les deux cas étaient absolument secs, l'eau faisant défaut depuis deux mois. On les avait coupés par des tranchées verticales dont une des parois était rendue étanche, et l'on avait rempli les tranchées d'eau à diverses hauteurs. L'infiltration à travers une couche de sol meuble et

(I) Comptes rendus de VAcad. des sciences , juillet 1873.

Go LES IRRIGATIONS.

très sec, recouvert d'une nappe d'eau de o°',02 5, a été évaluée, pouro"',io d'épaisseur de sol, à o'^ïOiS par heure; lorsque le sol est légèrement remué, l'infiltration se réduit à o™,oi 2 par heure. Le contraire a lieu dans une terre imperméable; si on la remue même très faiblement quand elle est humide, sa perméabilité augmente (i).

La facilité plus ou moins grande avec laquelle les roches se laissent pénétrer ne règle pas le mouvement souterrain des eaux absorbées. Ainsi les grès décomposés et les sables laissent se mouvoir librement les eaux qui se sont accumulées dans les cavités; les calcaires fissurés également, bien qu'à un moindre degré; mais la marne, la craie, les granits métamorphiques, etc., quoique spongieux, retiennent l'eau jusqu'à saturation.

Ces considérations ne manquent pas d'intérêt fX)ur déterminer le rapport entre la chute d'eau pluviale ou le volume d'eau d'arrosage et le volume d'eau évaporée et absorbée. Les seules données que l'on ait se réfèrent à l'eau pluviale.

Débit des Jleuves. — Suivant Geikie (2), à température égale, l'évaporation est réglée par la nature de la surface ou des terrains. Ainsi la Tamise, à Staines, aune portée moyenne annuelle de 82,40 pouces cubes par minute et par mille carré de bassin, correspondant à une hauteur d'eau de 7, 3 1 pouces que le fleuve entraîne , c'est-à-dire au tiers de la pluie qui tombe annuellement. [Ifydrology, Beardmore.)

Humphreys et Abbot (3) ont constaté que, dans le bassin du Mississipi, un quart seulement du volume d'eau pluviale gagne annuellement la mer. Hûbbe a trouvé, de

(1) O'Meara, Principes d'irrigation dans les pays neufs. Bullet. minist. agric, 188 5.

(2) Text book of geology, London, 1882.

(3) Physics and hydraulics ofthe Mississipi river, Washington, 1861.

LES IRRIGATIONS, 6i

Tableau I. — Expériences de O' Meara,

delà