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celle du sol drainé portant du blé, ou du sol en prairie, non drainé.

Malgré le drainage naturel par la craie, les tuyaux drains ont contribué à diminuer Thumiditédu sous-sol de la pièce à blé; mais en rendant l'argile plus perméable aux racines, l'eau a été tenue à portée des racines. Il s ensuit qu'en temps de sécheresse, les récoltes peuvent résister, grâce à l'eau dont le sous-sol a été préalablement imbibé, pourvu qu'il soit assez profond, assez perméable et assez absorbant.

Évaporation. — Une autre question devait être examinée, celle de l'évaluation approximative des quantités d'eau évaporée par le sol en culture et entraînée par le drainage.

Dalton, on le sait, constata à l'aide d'un appareil de son invention que pendant les trois années 1796-1798, l'eau de drainage avait représenté 2 5 pour 100, et l'eau évaporée, 75 pour 100 de la hauteur totale de pluie recueillie par le sol (i). Le dernier chiffre comprenait la perte par transpiration, puisque dès la première année le sol en expérience se couvrit d'herbe.

Maurice, expérimentant à Genève pendant les années 1796 et 1797, trouva que la perle par évaporation du sol correspondait à 61 pour 100 de la hauteur d'eau pluviale, qui fut en moyenne de o",653 annuellement (2). L'évaporation de la terre était le tiers de celle de l'eau.

D'essais analogues institués à Orange, de Gasparin conclut, pour l'année 1821-1822, à environ 80 pour 100 de la quantité annuelle, égale à o'",7io (3); soît un peu moins du tiers de l'évaporation de l'eau.

Dickinson d'Abbots hill, reprenant l'appareil Dalton,

(1) Mem. Lit. Phil. Soc. 0/ Manchester, t. V, p. 2.

(2) Bibl, univ. de Genève, t. I (sciences et arts).

(3) Cours d'agriculture, t. Il, p. 122.

sur un sol recouvert de gazon et drainé, reconnut, après huit années d'expériences, que si Teau de pénétration représentait 42 pour 100 de la pluie tombée annuellement, la perte par évaporation du sol, y compris celle de la végétation, atteignait 5y pour 100 (i).

M. Risler, de son côté, a institué des recherches précieuses sur révaporation des terres, dans sa propriété de Calèves, près de Nyon, en Suisse, où le sous-sol est très compact et imperméable. Il en a conclu pour les deux années 1867 et 1868, la surface étant en culture pendant la durée de l'expérience, que la perte par évaporation, y compris l'eau transpirée par l'intermédiaire des plantes, atteignait 70 pour 100 de la pluie tombée annuellement (2).

Filtration. — Dans une communication faite à la Société des ingénieurs civils de Londres (3), en réponse aux faits d'expérience de M. Greaves, le docteur Gilbert a complété les recherches sur l'évaporation des sols par des données d'un haut intérêt sur l'infiltration des eaux pluviales.

M. Greaves, dans les deux jauges qui lui servirent pour mesurer l'infiltration, avait employé de la terre argileuse en mélange avec du gravier et du sable, foulée, puis semée en gazon, et du sable seul. MM. Lawes et Gilbert, au lieu d*un sol artificiel, ont pris de la terre naturelle en place, qu'ils ont circonscrite par un mur en briques et ciment, avec un fond en tôle perforée, et ont construit ainsi des jauges de o'",5o, i mètre, i"*,5o de hauteur de sol, de manière à pouvoir étudier l'action capillaire des terres.

(1) Journ. Roy. Agric. Soc. EngL, vol. V.

(2) Arch. des sciences, BibL univ. de Genève. i86c), t. XXXVl; et 1870. t. XXXVII.

(3) On Rainfall. évaporation and percolation, by D' Gilbert. Proceediup^ instil» civ. Engineer&y London, vol. XLV, 1875-1876.

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Le tableau V donne les résultats déjà mentionnés, tels qu'ils ont été obtenus par Dalton, Dickinson, Maurice, de Gasparin, et Risler, plus ceux des essais de Greaves, Lawes et Gilbert.

Pour une période de cinq années (1870-1875), les expérimentateurs de Rothamsted ont constaté que Tinfiltration des eaux de pluie s'élevait à 36,8, 36, et 28,6 pour 100, sur des épaisseurs de sol de o°*,5o, i mètre et i™,5o. Il convient de remarquer tout d'abord que le sol artificiel de M. Greaves était beaucoup plus perméable que celui de Rothamsted. Pour montrer combien il est difficile d'imiter un sol naturel, M. Gilbert expose que, dans le but de multiplier les essais, il disposa dans un certain nombre de tubes de o™,6o de diamètre et i"", 5 ode hauteur, des couches de terre, dans le même ordre oti elles se présentaient naturellement sur un champ contigu. Après avoir introduit les couches sur une épaisseur totale de 0^,90, versé des masses d'eau, et appliqué à la surface un poids de plus de 1 .000 kilogrammes, il trouva que le niveau ne s'était guère abaissé au delà de o",i5.

Il convient également d'ajouter que MM. Lawes et Gilbert ont fait courir Tannée du i" septembre au 3i août suivant. La hauteur annuelle de pluie ayant été de 0^^,698, o'",736, 0^,775, o™,552, o"',78i, soit en moyenne, de o°',7i i pour les cinq années, ils ont trouvé, sur une épaisseur de o",5o de sol, que l'infiltration avait étéde 0^,260 de hauteur d'eau; que, sur i mètre, Tinfiltrationseréduisaitào™,254,etsur i",5o,ào™,2o3. Ilestdonc clair que l'action capillaire opère à des profondeurs plus considérables que ne le supposait Greaves, en fixant la limite à o™,i8.

Des tableaux, détaillés mois par mois, des expériences de Rothamsted, il résulte qu'en septembre, c'est-à-dire après les mois chauds et relativement secs jusqu'aux mois

d'hiver, il s'infiltre moins d'eau à travers i mètre de sol qu'à travers o"*,5o; et moins à travers i",5o qu'à travers I mètre; mais à partir des pluies hivernales Tinverse se produit.

Une dernière remarque qui a son importance : M. Greaves avait expérimenté sur un sol artificiel, mais recouvert de végétation; or l'infiltration dépend beaucoup de la couverture du sol. Si Ton consulte en effet les dosages d'eau du sol et du sous-sol exécutés en juillet 1870 sur la parcelle en prairie the Park, et sur celles en orge et en friche de Barnfield (voir tableau IV), on observe que dans le premier cas (the Park) les quantités d'eau totale par hectare, sur une profondeur du sol de i^jSy, sont :

Pour la parcelle n* 3, sans engrais, de.... 3.88 1 m. cubes Pour la parcelle n*" 9, avec engrais minéral

et ammoniacal y de 3.379 —

Pour la parcelle n** 14, avec engrais minéral

et nitrate, de 2.o63 —

Le sol avec engrais retient donc 5o2 mètres cubes et 816 mètres cubes d'eau en moins que le sol sans engrais.

De même, dans le second cas (Barnfield), la quantité d'eau totale à l'hectare, sur une épaisseur de i^jSj, est :

Pour le sol en orge , de 4-^77 ni- cubes

Pour le sol contigu , en friche , de 6.959 —

Soit une différence, en faveur du sol en friche, de 2.28.2 m. cubes

Du reste, l'action de la couverture du sol sur l'infiltration a été démontrée par les expériences des stations domaniales de la Bavière, rapportées par le professeur Ebermayer dans son ouvrage sur la statistique forestière, que M. Grandeau a analysé pour ses études sur la nutrition des végétaux (1).

(0 Journ. d'Agr. prat., 1874, 1. 1, p. i58.

Ainsi on a trouvé que, dans la période quin^eQnale 1 869-1 873, l'évaporation d'avril à octobre des sols forcs-t. tiers sous bois est en moyenne 47 pour 1 00 de celle des mêmes sols dénudés, hors forêt. D'autre part, si l'évaporation du sol forestier hors bois est considérée comme égale à 100, le même sol, sous bois, avec la couverture, évapore, en moyenne annuelle, 22 pour 100 de la quantité d'eau que le sol dépourvu d'arbres évapore.

Les essais d'Ebermayer sur l'infiltration de l'eau pluviale ont été opérés à l'aide de cylindres en zinc de 10 décimètres carrés et demi de surface et o"',32, 0^,64, o",97 de hauteur, remplis de terre et abandonnés à l'air et à la pluie pendant un certain temps pour donner au sol ses caractères physiques. Nous en reproduisons les données principales d'après les tableaux du docteur Gilbert, pour un sol nu, en rase campagne, pour un sol forestier sans couverture et un sol forestier avec couverture (tableau VI). On y reconnaîtra notamment les différences d'infiltration pendant le semestre d'été, par rapport au semestre d'hiver.

D'après le professeur Woldrich que cite Ebermayer, des expériences sur l'infiltration à travers o",6o de sol gazonné et de sol nu, à Salzburg et aux environs de Vienne, ont donné pour le sol gazonné en moins que pour l'autre :

En mai 25.2 pour 1 00.

En juin 53. i —

En juillet 23.4 —

En août 29.2 —

En septembre 12.7 —

La différence atteignit son minimum en janvier, et son maximum en Juin et juillet.

Ebermayer conclut de ces essais que dans la demi-année d'été, le sol des forêts est le plus humide; le sol nu et

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librement exposé est moins humide que le précédent, et le sol gâzonné le plus sec.

Au résumé, MM. Lawes et Gilbert s'étaient posé le problème pratique suivant : étant admis, d'après Texpérience, qu'une bonne récolte de foin ou de céréales évapore pendant sa croissance 28 pour 100 de la pluie tombée annuellement; que la quantité d'eau retenue par le sol est une constante, et qu'il reste 72 pour 100 d'eau pluviale annuelle pour l'évaporation de la surface et l'écoulement par les drains, quelle quantité d'eau sur ces 72 pour 100 s'évapore superficiellement, en entraînant de bas en haut les éléments nutritifs que consomme la plante, et quelle quantité se perd en profondeur, emportant les éléments en excès?

Le problème, dont les données varient suivant les sols et suivant les années, en même temps que dans le même sol, pour une année et une culture déterminées, ne comporte pas de solution définitive; mais on peut dire, d'après les expériences de Rothamsted, que si pour la moyenne des sols et des années, les sept dixièmes de la pluie tombée annuellement disparaissent par le fait de l'évaporation du sol et des plantes, céréales ou fourragères, les autres trois dixièmes s'infiltrent dans les couches inférieures et entraînent plus ou moins de matières nutritives.

B. - Ferllllsatloii «n toi.

Les eaux météoriques auxquelles l'agriculture ne commande pas , produisent souvent des effets funestes sur les cultures , soit par leur abondance, soit par l'inopportunité de leur intervention; les pluies d'orage sont dans ce cas. Il n'en est pas ainsi des eaux courantes^ amenées par l'irrigation, ou de celles qui entretiennent le soussol dans un état convenable d'humectation.

LES IRRIGATIONS. 8i

Ces eaux cèdent, en effet, à la terre les substances utiles qu^elles tiennent en suspension et en dissolution : quelques sels calcaires et alcalins, des matières organiques, de l'acide carbonique, etc. Pour montrer dans quelles larges proportions ces substances entraînées ou dissoutes sont introduites dans le sol, Boussingault a établi, dans une série d'expériences entreprises en vue de déterminer le volume d'eau nécessaire à Tirrigation sous le climat de France, qu'un hectare de terre forte, ensemencée en trèfle, a facilement absorbé, pendant 24 heures, 97 mètres cubes d'eau; ce qui représente un arrosement à raison de 9 litres de liquide par mètre carré, ou une couche d'eau dont 1 épaisseur atteignait moins de o™,oi (i).

La fertilité d'un sol variant, même d'une année à l'autre, suivant les climats, c'est-à-dire suivant la somme d'eau, de chaleur et de lumière qu'il reçoit, on peut dire que la quantité d'eau nécessaire pour produire une récolte n'a rien d'absolu; mais que plutôt la somme de matières utiles dont l'eau peut se charger, exerce l'influence dominante sur la récolte. Si, en effet , l'eau abonde pour dissoudre les matières minérales qui sont rebelles à l'action de l'humidité normale dans une terre ordinaire, et qu'il s'y joigne beaucoup de chaleur pour favoriser leur dissolution, et de la lumière, ou du soleil, pour hâter l'excrétion de l'eau des plantes, la fertilité augmentera, même dans un sol relativement pauvre.

L'eau peut donc, dans une certaine mesure, suppléer les engrais, surtout si elle est conservée dans les couches profondes d'où elle remonte peu à peu par la force de capillarité, au contact des racines. Elle peut également, dans d'autres cas, quand elb est en excès, saturer le sol et l'appauvrir, si elle est mal employée.

(i) Comptes rendus de CAcad» des sciences, iSbj.

Les conditions dans lesquelles l'eau d arrosage agit comme engrais, dépendent en premier lieu des matières qu'elle tient en dissolution, puis de celles en quantités variables qu'elle tient en suspension et dont le ralentissement de vitesse dans le mouvement de l'eau facilite le dépôt. L'analyse chimique permet seule d'établir la qualité des eaux.

1. Expériences deKônig. — Avant d'aborder la question de fertilisation, il y a lieu de distinguer l'effet propre de l'eau, comme épurant et oxydant le sol.

Les terres à humus renferment des substances acides, des composés sulfureux et d'autres principes nuisibles au développement de la végétation. Dans les prés arrosés notamment, Teau dissout, d'une part, des substances organiques que les drains naturels ou artiHciels entraînent, et, d'autre part, elle apporte avec elle de l'oxygène dont l'action se traduit par de l'acide carbonique, de l'acide sulfurique, de l'oxyde de fer, et éventuellement dans les contrées chaudes, de l'acide azotique, etc. Ces deux réactions concourent à désacidifier le sol pour les besoins de la végétation.

L'eau d'arrosage apporte, en outre, de l'acide carbonique qui, par la formation de carbonate de chaux double, crée une dissolution de chaux capable de neutraliser les acides du sol, aussi bien que la chaux même, contenue déjà dans l'eau.

Dans ses expériences sur les eaux d'irrigation, appliquées aux prairies arrosées par divers systèmes » Kônig a cherché à démontrer surtout que l'action oxydante et épurante des eaux exerce une influence plus directe sur les résultats de l'arrosage que l'action fertilisante. Nous empruntons à Heiden (i) quelques chiffres des

(I) Heiden, Lchrbuch der Dttngerlehre, 2»" band , IIl abth., 1887, P- 97:- '

moyennes obtenues par Kônig (tableaux VII et VIII).

Pour expliquer ces chiffres, convient-il tout au moins d'indiquer le rôle considérable que jouent les gaz dissous par Teau, dans les phénomènes de Tirrigation; ce rôle est d'ailleurs très complexe et nous y reviendrons plus loin. Tandis qu'une partie de l'acide carbonique dissous se dégage pendant Técoulement de l'eau à la surface du sol, et en partie se décompose par les feuilles, sous Faction de la lumière, une autre partie est absorbée par le sol poreux. Mais à la suite d'un arrosage précédent, l'air confiné dans le sol s'est chargé d'acide carbonique, de telle sorte que Teau d'irrigation, pour déplacer cet air, dissout et entraîne une certaine proportion de gaz carbonique. Il en résulte que l'eau, après arrosage, peut contenir plus de gaz acide carbonique qu'avant l'arrosage.

Quant au gaz oxygène, soit qu'il se fixe dans la terre pour réagir plus tard, soit qu'à l'état de dissolution il agisse immédiatement, il détermine dans le sol, en diminuant de volume, une combustion véritable, à laquelle doivent s'attribuer les effets fertilisants de l'irrigation.

Comme Hervé-Mangon l'exprime en un langage pittoresque : « Toujours fertile, la terre arrosée respire l'oxygène de l'eau qui la baigne, comme la terre drainée respire celui de l'air que les drains appellent dans son sein (i). »

Il résulte des chiffres de ces tableaux , joints à ceux que Kônig a relevés dans la série de ses essais, des déductions importantes, à savoir :

Il y a plus de matières organiques dans l'eau qui s'écoule superficiellement, quand l'eau d'amenée n'en renferme que de faibles quantités en suspension; dans le cas contraire, il y en a moins. Quant à l'eau qui s'écoule

\i) Expériences sur let irrigations, 2* édit., 1869, p. 82.

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du sous-sol, elle indique toujours une réduction dans la proportion des matières organiques.

Il y a augmentation d'oxygène dans Teau d'écoulement superficiel, et, relativement, diminution dans Teau qui s'échappe du sous-sol; la raison en est que l'eau de la surface absorbe l'oxygène atmosphérique.

L'acide carbonique est réduit dans Teau superficielle et augmenté dans l'eau du sous-sol; Tacide sulfurique se comporte comme l'acide carbonique.

En calculant le rapport des acides (chlore, acide carbonique, acide sulfurique et acide azotique) aux bases (chaux, magnésie, potasse et soude) ; en additionnant séparément les acides et les bases, et déduisant du montant de ces dernières une quantité d'oxygène équivalente au chlore, ou arrive, pour représenter l'action épurante de l'eau d'arrosage sur le sol de prairie, arrosée d'après divers systèmes, aux chiffres moyens consignés dans le tableau IX .

Ainsi, en négligeant les acides des terres végétales susceptibles d'être dissous, il y a plus d'acides dans l'eau du sous-sol que dans l'eau d'amenée. Il y a en outre plus d'acides dans cette eau que dans celle coulant à la surface. Quant au rapport des acides aux bases, il est plus grand lorsque l'eau d'arrosage est distribuée en moindre volume; c'est ce qui ressort des données suivantes :

PRAIRIE AKROSÉR.

SyRUnio Sjttèmo Ryitème Petenen. A bel. ordlDAlre.

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V'olume d*eau amenée par seconde. . 0.81 0.67 3.3o

Acides pour 100 de bases ï^-97 i6,ii i5.5i

Ces différences, peu importantes comme valeur absolue, n'en sont que plus intéressantes, puisqu'elles résultent de séries d'essais faits séparément sur les arrosages

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dans les trois systèmes mis en parallèle. Elles montrent qu'une eau est d'autant mieux utilisée et que son effet d'épuration est d'autant mieux réalisé qu'elle filtre plus lentement, ou du moins que le volume est relativement moindre. La somme des principes nutritifs enlevés par absorption est approximativement la même à surfaces égales, dans les mêmes circonstances, leau étant de bonne qualité. C'est pourquoi une eau d'arrosage peut servir d'autant plus souvent qu'elle est de nature plus fertilisante et inversement.

2. Expériences de Hervé-Mangon. — Par ses expériences sur l'emploi des eaux d'irrigation dans les prairies de Vaucluse et des Vosges, au Midi et au Nord, Hervé-Mangon a défini non moins nettement le rôle des eaux au point de vue physique et au point de vue chimique, c'est-à-dire comme agent régulateur de la température du sol et des phénomènes d'absorption et d'évaporation des plantes , et comme engrais. Selon la nature des sols et du climat, l'engrais de l'eau représente tantôt la totalité, tantôt une partie seulement des matières fertilisantes exigées par la culture.

Les résultats numériques résumant ces précieuses expériences figurent dans le tableau X.

Si Tazote contenu dans les eaux, sous forme d'acide nitrique, d'ammoniaque ou de matières organiques, intervient au profit du sol et se fixe dans les récolles, aussi bien dans les irrigations du Nord que dans celles du Midi, la proportion n'est pas la même dans les deux cas.

Dans le Midi, l'azote fourni par les eaux est tellement inférieur à celui fixé par les récoltes que le rôle fertilisant est tout à fait secondaire. Les irrigations y. ont surtout pour effet de rafraîchir le sol , et de donner l'état d'humidité nécessaire à la nitrification des matières dont les plantes ont besoin, comme aussi de fournir l'eau à la végé-

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tation (i). Elles se pratiquent à petit volume; les fumiers et la fertilité déjà acquise du sol comblent le déficit provenant de la faible quantité d*eau dont on dispose.

Dans le Nord, au contraire, où l'irrigation se fait à grand volume, les eaux jouent non seulement le rôle de véritables engrais, mais d'engrais indispensables ou prépondérants. Elles fournissent Tazote emporté par la récolte, et de plus les matières fertilisantes, azote compris, nécessaires à l'accroissement progressif de la richesse du sol. Les irrigations du Nord réchauffent souvent la terre au lieu de la rafraîchir; elles apportent des principes recueillis au loin dans l'atmosphère et dans les terrains traversés sur de larges surfaces, pour compenser ceux qu'une nitrification moins active ne fournirait pas sur place.

La valeur comparative de l'eau et des fumiers constitue ainsi l'un des éléments principaux de la détermination des volumes de liquide à fournir aux récoltes, suivant que l'on irrigue sous tel ou tel climat. De toutes manières, c'est la facilité avec laquelle une eau d'arrosage abandonne les matières fertilisantes qu'elle renferme , qui donne la mesure de ses qualités, plutôt que sa composition absolue.

Tandis que dans les Vosges, les prairies soumises à l'expérience, ne fixent en moyenne, dans Tannée, que o"*,o5 à o",io d'azote par litre, relativement à l'azote contenu dans l'eau d'amenée, celles de Vaucluse en absorbent de o™,33 à o'",36 ; or, dans le premier cas, la prairie recevait le produit d'un débit moyen de 217 litres par seconde, se réduisant en été à 5o litres par seconde et par hectare; dans le deuxième, le produit d'un débit continu de moins d'un litre par seconde et par hectare.

Pendant les arrosages d'été, par la réduction du vo-

(i) Comptes rendus de VAcad, des sciences, février i863.

LES IRRIGATIONS. tu

lume d'eau, les prairies des Vosges fixent un peu plus de 3o pour loo d azote, c'est-à-dire sensiblement autant que les prairies de Vaucluse, arrosées avec une si grande parcimonie.

« Il semble donc que les plantes ne puisent plus rien dans les eaux dont la richesse en azote descend au-dessous d'une certaine proportion, ou d'un certain titre de fertilité, si Ton peut s'exprimer ainsi. Ce fait, du reste, n'a rien d'étonnant; il s'accorde avec les idées généralement admises sur l'influence qu'exerce le degré de dilution sur les affinités.

« Si cette dernière observation est fondée, il est clair que, dans les irrigations bien disposées, les cultures fixeront tout l'azote des eaux excédant cette proportion, constante pour chaque cas particulier, au-dessous de laquelle s^arréte toute assimilation des principes fertilisants du liquide. Le rapport de l'azote fixé à l'azote total sera par conséquent d'autant plus grand que l'eau sera plus riche en azote. »

Celte conclusion de Hervé-Mangon, vérifiée plus tard par Kônig, vise non seulement les effets de petits volumes d'eau suffisamment chargée de principes fertilisants, mais encore ceux des reprises d'eau qu'il faut cesser de multiplier quand la composition de l'eau de sortie est la même que celle de l'eau d'entrée.

Les gaz dissous dans les eaux d'irrigation exercent une grande influence sur les prairies. Tandis que l'acide carbonique s'est montré plus abondant dans l'eau d'entrée, l'oxygène l'a été moins dans l'eau qui a arrosé , suivant la théorie de Chevreul, d'après laquelle il y a combustion lente des matières carbonées pendant le passage de Teau sur les cultures. Les irrigations détermineraient ainsi , comme le drainage, par des procédés inverses, des phénomènes continus d'oxydation.

Enfin, les eaux d'irrigation apportent à la terre bien plus de matières minérales que les récoltes n en enlèvent. Les chiffres ci-après le démontrent surabondamment :

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Prairie des Taillades i . 1 98

Luzerne — 1.960

Haricots — 269

Prairie de Tlsle i . 1 87

Prairie de Saint-Dié 439

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