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RECHERCHES CONCERNANT LES SOLS AGRICOLES ET LEURS RAPPORTS AVEC LA VÉGÉTATION.

Recherches sur l’atmosphère contenue dans les sols.

Comptes rendus, 14 octobre, 28 octobre 1889 et 28 octobre 1895;

Annales de Chimie et de Physique, juillet 1891.

La plupart des phénomènes, d'ordre chimique ou biologique, dont . le sol est le siège et qui intéressent la végétation, sont sous la dépendance de la composition des atmosphères souterraines. De là l'utilité qu'il y a à bien connaître cette composition dans les conditions naturelles. ;

Les recherches classiques de Boussingault et Léwy sur la question n'étaient pas sans mériter quelques critiques : l’émiettement du sol, causé par la fouille qu'ils pratiquaient pour loger le tube servant à puiser l’échantillon de gaz, était capable d'activer les combustions de matière organique et ainsi d’exagérer le taux d'acide carbonique; l’air extérieur risquait d’être appelé à travers la terre ameublie; le volume prélevé, variant de 5! à Sol, était trop grand et pouvait comprendre du gaz qui ne se trouvait pas au voisinage de l’orifice inférieur du tube et qui y était appelé d'assez loin. J'ai cherché à éviter ces reproches dans de nouveaux essais.

Il fallait prélever les échantillons de gaz sans modifier en rien la composition qu'ils présenteraient réellement à l'endroit et au moment

où ils seraient pris, n’entraîiner avec eux aucune portion d'air extérieur ét connaitre exactement la profondeur d'où ils proviendraient. On réussit à satisfaire à cet ensemble de conditions au moyen de quelques procédés et appareils assez simples, décrits en détail dans

AB Tube d’acier long de 1" ou davantage, conique sur une longueur de 25% à la partie inférieure B, ayant 10°" de diamètre extérieur et 2" de diamètre intérieur.

CC Fil d’acier qu’on place à l’intérieur de AB quand on veut enfoncer le tube dans le sol et qui empêche l’obstruction de l’orifice inférieur.

DD Chapeau d’acier dont on coiffe le tube et sur lequel on frappe avec un maillet.

E Caoutchouc faisant joint entre le tube et le fil. Le tube une fois enfoncé, on retire le fil CC; on pince le caoutchouc E et l’on y place un dispositif grâce auquel on fait passer l'échantillon dans une ampoule de verre, en produisant l’aspiration voulue au moyen d'un petit réservoir à mercure qu’on déplace verticalement: l'ampoule est fermée au chalumeau.

FF Méplats qu'on engage däns une clé spéciale pour retirer le tube du sol, où il est parfois très fortement retenu.

mon Mémoire inséré aux Annales de Chimie et de Physique. L'organe essentiel dans ces appareils est représenté ci-contre (fig. 4); c’est un tube d’acier qu’on enfonce dans le sol jusqu’à la profondeur où l’on veut prendre du gaz et sur lequel on adapte ensuite un dispositif permettant l’aspiration et l'emmagasinement de l’échantillon.

Un volume de 20°" à 25° de gaz suffit pour purger les conduits et

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pour constituer la petite provision de gaz qu'on emporte au laboratoire et qu’on analyse à l’eudiomètre.

J'ai employé aussi un appareil qui s'adapte au même tube d'acier et permet d'exécuter les analyses sur le terrain, en peu de temps, avec une précision très généralement suffisante.

Ces expériences ont porté sur les sols les plus divers : terres de labour, de constitutions et de cultures différentes, et herbages ; j'avais spécialement l'intention de voir si l'oxygène pouvait faire défaut dans des sols qui n’avaient pas été retournés depuis de longues années.

Les conclusions de mes nombreuses expériences ont été les suivantes.

L'oxygène existe normalement dans l’atmosphère des sols sains, habités par les racines, en large proportion. C’est la confirmation du résultat principal de Ein eatle et Léwy.

Dans les échantillons que j'ai analysés d’une façon complète, je n'ai pas trouvé de gaz combustibles en qualité dosable à l’eudiomètre, alors même que l'oxygène était relativement peu abondant et l'acide carbonique en forte proportion; de là une certaine probabilité pour que les phénomènes de fermentation anaëérobie, s'il s’en produit dans quelques points d’un sol sain, y soient au total fort restreints.

Très généralement, jusqu’à la profondeur de 0",60, l'atmosphère des terres de labour contient à peine r pour ro0 d'acide carbonique contre 20 pour 100 d'oxygène; il y a, toutes choses égales d’ailleurs, plus d'acide carbonique dans l’atmosphère des terres qui n’ont pas été retournées depuis longtemps que dans celles qui sont périodiquement labourées.

Les maxima d'acide carbonique correspondent, pour un même sol, aux époques les plus chaudes et aux temps calmes; les diverses causes d’enrichissement de l’atmosphère interne en acide carbonique agissent alors au mieux pour fournir ces maxima.

La proportion d’acide carbonique augmente généralement avec la profondeur; ce qui est naturel, car le gaz du fond est de l'air qui a. d’abord séjourné pres de la surface et qui s’est altéré de plus en plus en descendant. Mais il est curieux que, dans certains cas, on observe une distribution contraire de l'acide carbonique. Le fait a été nettement constaté dans mes recherches et s'explique bien : il se produit

quand Ja couche superficielle, étant riche en matière organique, se trouve en même temps plus humide et plus chaude que le sous-sol. Dans de pareilles conditions, j'ai pu doser jusqu’à 0,5 pour 100 d’acide carbonique à 0",30 de profondeur, tandis qu’au-dessous, à 0",65, il y avait seulement 0,2 pour 100 du même gaz. Ce renversement de la répartition normale de l'acide carbonique suivant la profondeur est une preuve du renouvellement plus ou moins complet qu'éprouve de temps en temps, pour différentes causes, l'atmosphère des sols. Sans de tels renouvellements, celle-ci serait toujours plus riche en acide carbonique au fond que vers la surface et n’arriverait que bien péniblement à entretenir sa provision d'oxygène par diffusion à travers les couches supérieures. |

D'une époque à l’autre, la composition de atmosphère d’un même sol peut subir, en un même point, des variations considérables. A un moment donné, elle peut différer très notablement entre des points peu éloignés d’une même pièce de terre, surtout sur des pentes, si ces points se trouvent à des cotes différentes.

L'ensemble des résultats a conduit à cette notion que les nappes gazeuses répandues dans les sols agricoles y sont, non pas confinées et immobiles, mais susceptibles de se déplacer: ellés y cheminent plus ou moins lentement, en divers sens, sous l'influence des causes multiples qui produisent leurs incessantes variations de composition chimique (c’est-à-dire de densité), de température et de pression.

ARGoN. — J'ai dosé l’argon contenu par des échantillons prélevés à 20% et à 4o°* de profondeur dans des terres de labour, dans une terre de jardin, dans le sol d’un bois de pins; j'ai trouvé les proportions de 1,10, 1,16,1,13, 1,18 d’argon pour 100 d’azote et argon. Or, pour l'air ordinaire, la proportion est, on l’a vu, de 1,10, chiffre dont les précédents s’écartent peu (la différence peut tenir à la dissolution, dans l’eau des sols, de l’argon, plus soluble que l'azote). S'il y avait à démontrer que l’azote de l'atmosphère des sols provient de l'air extérieur, on aurait là une preuve de cette origine.

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Étude sur l’acide phosphorique dissous par les eaux du sol. Utilisation de cet acide par les plantes.

Comptes rendus, 25 juillet, 8 août et 21 novembre 1898; 13 mai 1901; 6 janvier et 6 juin 1902.

Annales de la Science Agronomique francaise et étrangère, 1899.

Annales du Conservatoire des Arts et Métiers, 1900.

Le phosphore est un des éléments nécessaires de la matière vivante. Il est d’un intérêt évident d'étudier les phénomènes concernant sa pénétration dans les plantes, d’où 1l passe ensuite dans les animaux.

On sait que l’eau qui imprègne un sol tient en dissolution une minime quantité d'acide phosphorique. Cette quantité, qui, généralement, n’atteint pas 1 pour toute l’eau renfermée dans la couche arable d’un hectare, n’est presque rien devant le contenu d’une récolte et a paru sans importance pour la nutrition végétale. D'autre part, à la suite des expériences classiques de J. Sachs et d’autres physiologistes, il a été prouvé que les racines des végétaux étaient capables d'attaquer par leurs sucs acides et d'utiliser après cette attaque les phosphates naturellement non dissous du sol, lesquels représentent un stock d'acide phosphorique infiniment supérieur à celui qui existe en dissolution. Ces deux faits, l'extrême rareté des phosphates dissous dans les eaux du sol et la propriété qu'ont les racines de mettre directement à contribution les mêmes composés non dissous, bien plus abondants que les premiers, ont conduit sans peine à admettre que ces phosphates non dissous étaient la source essentielle à laquelle les végétaux allaient puiser leur phosphore.

Je me suis demandé si cette opinion n’était pas trop exclusive et ne restreignait pas à l'excès le rôle des phosphates dissous, non pas seulement dans le cas particulier d’un sol ayant reçu un engrais phosphaté, cas sur lequel M. J. Joffre a appelé l'attention, mais dans le cas général d’un sol quelconque. ;

Pour élucider cette question, j'ai entrepris une série de recherches

dont les résultats forment aujourd’hui un ensemble assez complet et d’où ressortent certaines notions sur la nutrition végétale auxquelles on parait accorder quelque intérêt. Suivant l’usage, j'emploie, afin de simplifier, les expressions d'acide phosphorique et de phosphates pour représenter divers composés existant dans les sols et contenant du phosphore, composés dont M. Berthelot a précisé la nature, parmi lesquels figurent surtout quelques phosphates communs et qu’on détermine en bloc par un dosage d’acide phosphorique.

Mes recherches ont porté d’un côté sur les dissolutions d’acide phosphorique des sols et d’un autre côté sur leur utilisation par les plantes. |

DISSOLUTION DE L’AGIDE PHOSPHORIQUE DANS LES SOLS. — J'ai extrait les dissolutions contenues dans divers sols au moyen de lappareil à déplacement de M. Schlæsing, mon père, appareil permettant de les obtenir sans altération sensible. J’ai dosé l'acide phosphorique dans ces dissolutions et reconnu qu'il s’y présentait avec un taux qui, restant toujours extrêèmement faible, changeait néanmoins beaucoup d’un sol à l’autre et allait, par exemple, de o"6,r1 à 3" d'acide phosphorique (P?0°) par litre.

Mais, chose assez remarquable, pour un même sol, quand l’humidité varie, même entre des limites éloignées telles que 5 et 25 pour 100, le titre de la dissolution extraite demeure à très peu près constant. On aurait pu croire que cette dissolution serait d'autant plus fs que le sol renfermerait plus d’eau. Il n’en est rien. Le titre de la dissolution est indépendant de l'humidité du sol. Ce titre est une des caractéristiques d’un sol donné.

J'ai poussé plus avant. J'ai augmenté la proportion de l’eau mise en contact avec la terre et l’ai portée bien au delà de ce qu’elle peut être dans la terre la plus humide. J'ai agité dans des flacons de l’eau avec des quantités de divers sols régulièrement décroissantes et jusqu'à 5 et 10 fois inférieures au poids de l’eau. Qu'on veuille bien noter qu’alors l’eau était, par rapport aux sols, 20, 4o ou 6o fois plus abondante qu’elle ne l’est dans les sols en place. Dans tous les cas, après une agitation suffisante, elle a dissous, pour une terre donnée, la méme quantité d'acide phosphorique par litre, cette quantité étant

(35) d’ailleurs égale à celle que contenaient les dissolutions extraites par déplacement.

Je ne pense pas qu’on soit ici en présence de simples phénomènes

- de saturation de l’eau par des phosphates très peu solubles. On arrive,

en effet, dans ces expériences, aux taux d'acide phosphorique les plus variés quand on passe d’un sol à un autre : 06,15, 08,85, 18,03, 16,17, 98,9 par litre. S'il y avait simple saturation par l’un ou quelques-uns des phosphates, peu nombreux, du sol, on retomberait fréquemment sur les mêmes chiffres; bien plus, on aurait presque toujours le même chiffre, car chacun des phosphates ordinaires du sol doit se trouver présent, dans la plupart des cas, en quantité largement suffisante pour fournir à l’eau le poids infime d’acide qu’elle lui prend.

En réalité, la quantité d'acide phosphorique qui est dissoute dans un sol doit résulter d’un équilibre entre des actions chimiques complexes. Celles-ci tendent à relever le titre de la dissolution quand il s'abaisse; 11 arrive aussi qu’elles l’abaissent, quand, par suite d’une concentration, due à l’évaporation par exemple, il s'élève au-dessus de sa valeur normale. Si, dans cet équilibre, nous voyons l’eau, encore qu'on l’emploie à dose forcée, prendre toujours, avec une même terre, sensiblement le même titre en acide phosphorique, c’est que cette terre contient, on le vérifiera, des réserves relativement très grandes des différents principes intervenant dans le partage de l'acide entre elle et l’eau et que nous n’avons pas atteint jusqu'ici la limite, existant pourtant, à partir de laquelle une augmentation de Peau entrainera une diminution du titre.

On aperçoit immédiatement une importante conséquence de ces faits. Les mêmes phénomènes se passant aux champs, l'acide phosphorique dissous est capable de se renouveler dans les eaux imprégnant une terre, à mesure que les racines le consomment; il peut, tandis qu'il disparait d’un côté, être remplacé d’un autre. Dès lors il n’est plus permis de se fonder sur sa rareté à chaque moment pour conclure à son inutilité à l’égard de la végétation; il devient même possible qu'il contribue, pendant le cours d’une saison, à la: nutrition des récoltes dans une mesure qui ne soit plus à négliger.