GAINS D'AZOTE

sol privé d'azote combiné, on est bien forcé de reconnaître que cette fixation de Tazote libre par les microorganismes est possible et dès lors on n'a plus de raison pour rejeter l'interprétation donnée par M. Berlhelot des faits remarquables qu'il a découverts.

La fixation de l'azote dans les sols a été démontrée aujourd'hui par des observations si nombreuses qu'il n'est plus possible de la révoquer en doute ; les observations ont porté soit sur des terres mises en expériences, soit sur des sols en place.

Expériences sur des terres en pots. — MM. A. Gauthier et Drouin (1). — Les auteurs ont opéré sur des terres artificielles formées de :

Sable de Fontainebleau lavé aux acides forls puis à Teau

et additionné de -rpr-r-r de silice gélatineuse 60

Garbonale de chaux précipité pur 30

Kaolin pur lavé, il contenait O^^OO? pour iOO d'oxyde fer-

rique 10

Phosphate neutre de potasse 2

Les matières organiques étaient formées d'un mélange de charbon de bois calciné, de charbon pulvérisé et lavé aux acides à chaud, enfin de matière ulmique obtenue par ébuUition du sucre de canne avec de l'acide chlorhydrique. Les dosages d'azote ont été exécutés en volume par la méthode de Dumas légèrement modifiée (2).

Les auteurs ont constaté que les sols nus, privés de matières org-aniques avaient perdu de petites quantités d'azote, tandis qu'au contraire ceux qui étaient pourvus de matières organiques s'étaient légèrement enrichis; ils ajoutent : « Dans ces expériences, les quantités fixées ont été dix fois aussi grandes que les quantités d'azote ammoniacal fixées par l'eau acidulée exposée à l'air des champs dans les expériences de M. Schlœsing.

Quand les sols ont porté des fèves de marais, les quantités d'azote fixées ont été encore sensibles, mais elles ont été réalisées par les plantes et non par le sol lui-même; la quantité totale fixée sous l'influence de la végétation a été de 0^^i56, soit environ, d'après la surface des pots, de 185 kilogrammes par hectare.

Expériences de M. Pagnoul. — Des vases en grès imperméables de 7'*'"',5i contenant 22 kilogrammes de terre préalablement ana-

(1) Comptes rendus, t. CVI, p. 754, 863, 945, 1098 et 1232. — Ann, agron,, t. XIV, p. 328.

(2) Voyez ce volunie, p. 33.

Chimie agricole. 32

lysée sont répartis en trois lots, deux restent sans végétation, deux portent un gazon de graminées, deux autres du trèfle ; les 22 kilogrammes de terre reçoivent comme engrais 10 grammes de sulfate de chaux et 5 grammes de sang desséché renfermant 0^'. 540 d'azote et du sulfate d'ammoniaque en contenant 1 gramme, on pèse et on analyse les récoltes, les eaux de drainage, enfin la terre, à la fin des expériences, qui ont duré deux saisons de mars 1888 à mars 1890.

Les gains réalisés par Tensemble, plante et terre, après déduction de l'azote introduit et de celui que renfermaient les eaux écoulées ont été les suivants :

Azote gagne.

Pour chaque vase. Pour uq hectare.

Terre nue 0»%220 29 kil.

— avec gazon 2 ,970 294 —

— avec trèfle 6 ,820 904 — (1)

Le gain est surtout sensible pour la terre qui a porté du trèfle, nous en connaissons la raison depuis les belles expériences de MM. Hellriegel et Wilfarth, que nous avons exposées déjà (p. 127).

Il n'est donc pas douteux : I** que dans certaines circonstances les terres s'enrichissent en azote; 2* que les gains surpassent ceux qu'on peut attribuer à des fixations d'ammoniaque atmosphérique.

§ 149. — Résumé : Conditions dans lesquelles les terres perdent ou

GAGNENT DE l' AZOTE. CULTURES ÉPUISANTES ET AMÉLIORANTES.

Nous arrivons donc à cette conclusion d'une haute importance : si dans certains cas les terres perdent des quantités notables d'azote combiné, dans d'autres au contraire, ces pertes sont remplacées par des gains, et on conçoit facilement que l'azote étant le plus précieux de tous les éléments de la fertilité, celui dont l'acquisition est la plus coûteuse, il ne nous suffise pas d'avoir énuméré successivement les causes de gain et les causes de perte, mais qu'il soit nécessaire de préciser les conditions dans lesquelles se produisent l'augmentation ou la diminution du stock des matières azotées des sols.

Les observations précédentes, la longue expérience des cultivateurs montrent que ces gains se produisent surtout quand les terres

(1) Comptes rendus^ t. CX, p. 910. — A?în. agron.y t. XVI, p. 250.

maintenues en repos-sont couvertes des graminées, à /o?*tiori des légumineuses de la prairie. Toutefois, une objection se présente tout d'abord : dans une terre en prairie, les nitrates ne sont-ils pas réduits, amenés à Tétat d'azote libre, n'y a-t-il pas là une cause sérieuse de perte d'azote combiné? C'est pour nous en rendre compte que nous discutons la réduction des nitrates.

Rédaction des nitrates. — En 187.^ (1), M. Schlœsing ayant enfermé une terre riche en nitrates dans un grand flacon reconnut qu'elle dégageait de Tacide carbonique et de Tazote à l'état libre, le volume de ce dernier était même supérieur à celui que renfermait le nitrate préexistant, ce qui montrait que la matière organique du sol avait été elle-même décomposée.

Nous avons repris cette question, M. Maquenne et moi en 1882(2), et nous avons reconnu que la réduction des nitrates dans la terre arable était due à Faction d*un ferment figuré, car : !• elle cessait dans une terre stérilisée ou soumise à Faction des vapeurs de chloroforme, mais 2° reprenait dans les terres stérilisées après ensemencement d'une terre normale; nous avons reconnu en outre que l'azote dégagé était accompagné de protoxyde d'azote.

Ainsi la réduction des nitrates peut n'être pas complète, puisqu'on recueille une des combinaisons de l'azote avec l'oxygène en même temps que l'azote lui-même.

La terre arable nourrit une multitude de ferments différents; on y rencontre celui qui décompose la cellulose avec production de formène, en même temps que ceux qui provoquent la fermentation butyrique; ces derniers sont faciles à montrer.

On introduit dans un grand ballon de l'eau chargée de 7 ou 8 p. i 00 de sucre, de la terre et du carbonate de chaux, puis on ajoute quelques décigrammes de phosphate d'ammoniaque, le ballon étant complètement rempli de ce mélange est muni d'un bouchon portant un tube à gaz de fort diamètre pour éviter que la terre soulevée par le dégagement tumultueux des gaz ne robstrue complètement; on maintient le ballon à une température de 30<» environ et, après une douzaine d'heures, on voit bientôt se développer une fermentation très active; on recueille un mélange de gaz dans lesquels dominent l'acide carbonique et l'hydrogène.

Le liquide examiné au microscope apparaît chargé de microorganismes nombreux-

Les produits de la fermentation du sucre provoquée par la terre arable (3) sont de l'acide butyrique, de l'acide acétique, un peu d'acide propionique, de petites quantités d'alcools éthylique et amylique.

On conçoit que parmi les ferments réducteurs qui existent dans le sol, il en est quelques-uns qui exercent leur action sur les nitrates.

11 est à remarquer toutefois que les nitrates ne sont réduits par l'influence des ferments que dans une atmosphère privée d'oxy^îène, aussitôt que l'air

(0 Comptes rendus^ t. LXXVII, p. 353.

(2) Ann, agron.y t. IX, p. 5.

(3) Ann, agron., t. X, p. 5.

peut pénétrer les nitrates persistent; nous avons vu plus haut que Toxygène ne fait jamais défaut dans Fatmosphère confinée d'une terre normale, il semhle donc que cette action réductrice ne se produit que dans des sols gorgés d'eau.

MM. U. Gayon et Dupetit, qui ont étudié l'action réductrice des ferments sur les nitrates, à Bordeaux, en même temps que M. Maquenne et moi nous en occupions à Paris, ont réussi à isoler différents ferments anaérobies, deux d'entre eux méritent particulièrement le nom de Bacteriumdenitrificans. Les méthodes employées par MM. Gayon et Dupetit pour isoler ces divers ferments sont ingénieuses et semblent devoir être employées avec profit par les bactériologistes; les auteurs arrivent également à cette conclusion que les nitrates ne sont réduits que dans les sols privés d'oxygène (1).

Or, il résulte des recherches de M. Schlœsiog fils que toutes les terres saines renferment toujours de Foxygène confiné dans l'atmosphère, de telle sorte que la réduction des nitrates ne doit pas être un phénomène habituel dans les terres qui ne se gorgent pas d'humidité. Il est vraisemblable, au contraire, qu'elle se produit dans les sols où les eaux ne trouvent pas d'écoulement régulier, et c'est là sans doute une des causes du peu de profit qu'on trouve à les cultiver.

Pertes par nitrification. — La réduction des nitrates n*exerçant son influence que dans des conditions très particulières, nous pouvons n'en pas tenir compte et n'attribuer les pertes qu'à deux causes: les prélèvements des récoltes, la dissolution des nitrates dans les eaux de drainage ; ces pertes sont notables, car nous voyons le cultivateur s'imposer chaque année de lourdes dépenses pour acquérir des engrais azotés.

Puisque cette acquisition est presque toujours favorable, puisque le commerce du nilrale de soude, du sulfate d'ammoniaque, des tourteaux, du fumier même ne cesse de s'étendre, c'est que manifestement, dans les circonstances habituelles, les pertes d'azote des sols cultivés surpassent les gains.

La nitrification est la cause qui tend sans cesse à diminuer le stock d'azote des terres arables; l'azote nitrique ne persiste pas dans le sol, il est ou bien saisi par les racines, utilisé ou même emmagasiné par la plante ou dissous par l'eau qui circule dans le sol, entraîné et perdu. Toutes les pratiques agricoles qui favorisent la nitrification occasionnent des pertes d'azote, mais comme la formation des nitrates est la condition môme de la fertilité, il importe de bien savoir, quand il faut exalter la nitrification, quand au contraire il serait avantageux de la restreindre.

(i; Recherches sur la réduction des nitrates par les infiniment petits paf MM. U. Gayon et Dupetit. Ann. de la science agronomique^ 188G.

La nitrificaiion est essentiellement, ainsi que nous l'avons vu, une oxydation produite par un ferment aérobie, nous avons indiqué plus haut (p. 402) quelles sont les conditions dans lesquelles fonctionne le ferment nitrique, nous savons que la présence de Tair lui est nécessaire et nous voyons immédiatement que toutes les façons qui ont pour but d'aérer le sol lui sont favorables, les labours répétés, les binages, les hersages, la pulvérisation de la terre favorisent son action; si donc nous avons semé une plante qui, comme le blé ou la betterave, profite hautement des nitrates, nous devons, par des travaux très soignés, aérer le sol afin que les nitrates y prennent naissance; ajouter même au sol du carbonate de chaux nécessaire à la saturation de Tacide azotique à mesure qu'il se produit, si le calcaire fait défaut. Les labours, les hersages, la trituration du sol ont, au reste, pour efifet, non seulement d'aérer le sol, mais en outre de répandre de toutes parts le ferment nitrique, de le disséminer de façon qu'il exerce sur tous les points son action oxydante.

C'est au printemps que cette activité devrait atteindre son maximum, malheureusement, à ce moment, la température n'est pas assez élevée, en outre les grandes pluies d'hiver ont lavé le sol, il n'y a pas de nitrates .accumulés et l'expérience montrant que presque toujours l'addition des nitrates au mois d'avril est favorable^ il faut en conclure que la quantité d'azote nitrifié au commencement de la saison est insuffisante.

La nitrification est au contraire très active, si la terre est encore humide au moment où la température s'élève, et c'est lace qui est généralement très fâcheux ; les betteraves, il est vrai, profitent de cette formation de nitrates, quelquefois cependant un peu tardive, et qui a seulement alors pour effet d'accumuler inutilement ces sels dans leurs tissus.

Quant au blé, il cesse à partir du mois de juillet d'assimiler par les racines; les nitrates se forment donc en pure perte pendant tout Tété ; après la moisson la terre reste découverte, les nitrates restent sans emploi et quand arrivent les grandes pluies d'automne, ils sont dissous, entraînés dans les eaux souterraines et perdus (voyez p. 454).

Ainsi au moment où la nitrification serait utile, elle n*a pas une activité suffisante et son action est maxima quand au contraire il serait avantageux de la restreindre.

Les grandes pertes d'azote des terres labourées ont lieu à l'automne et rien ne peut être plus utile que de les diminuer en procé-

dant aussitôt après la moisson à un léger labour de déchaumage, pour semer une plante à végétation rapide qui s'emparera des nitrates et les conservant dans ses tissus, soit simplement emmagasinés, soit au contraire en utilisant leur azote à la formation des albuminoïdes, rendra au sol au moment oti elle sera enfouie par les grands labours, tout Tazote qui, sans cette culture, aurait été perdu. C'est là ce que nous avons essayé de faire en 1890, et bien que les conditions n'aient pas été très favorables, les pluies étant arrivées très tardivement^ les nombres suivants montrent cependant combien les cultures dérobées pour engrais peuvent être favorables.

Azote nitrique entraîné par Cultures d'été. Cultures dérobées, les eaux de drainage

écoulées d'un hectare eu novembre 1888.

Belteraves Nulle 7>f,5

Maïs fourrage Nulle 14 ,n

Avoine Colza 0 ,37

Chanvre Nulle 10 ,5

Pois Navette 0 ,51

Ray grass Uay grass 0 ,38

Trèfle Trèfle 1 ,10

Un hectare de terre nue pendant Tarrière-saison a donc perdu en moyenne 10"*, 8 d'azote nitrique, un hectare couvert d'une culture dérobée 0^^,i à peu près la même quantité qu'un hectare de prairie et moins qu'un hectare de trèfle (1).

Si on peut s'opposer ainsi aux pertes par drainage, on est obligé de subir celles qui résultent des réserves de nitrates que font certaines plantes annuelles et notamment les betteraves, le maïs fourrage, le sorgho, qui sont quelquefois tellement chargées qu'elles deviennent dangereuses pour les animaux. Ces plantes sont essentiellement épuisantes puisqu'elles prélèvent sur le sol, non seulement l'azote nécessaire à la formation de leurs albuminoïdes, mais en outre des nitrates qui restent inutiles, non élaborés dans leurs tissus.

Gains dans les terres non labourées. — Si aucune cause n'agissait en sens inverse de la nitrification, si des gains d'azote ne venaient pas compenser les pertes qu'elle occasionne, l'épuisement en azote des sols serait absolu, car nous avons vu (page 434) que les terres appauvries donnent encore des quantités notables de nitrates. S'il n'en est pas ainsi, si la proportion d'azote des sols ne diminue

(1) Voyez plus loin, au chapitre Engrais verts^ les résultats obtenus en 1891.

pas régulièrement, cest qu'aussitôt que les terres se sont appauvries, que la quantité d'azote y a diminué, de façon à être voisine de i millième, interviennent les causes de fixation d'azote que nous avons indiquées plus haut.

Nous avons vu au champ d'expériences de Grignon, que les pertes très rapides pendant les premières années, quand les terres renfermaient 2 millièmes d'azote, se sont affaiblies peu à peu, puis ont fait place à de légers gains.

Il semble donc qu'il y ait deux causes agissant en sens inverse, la nitrificaiion cause de perte qui s'exerce surtout sur les sols riches, tandis que la fixation microbienne de l'azote n'y intervient pas, cette fixation entrant en jeu au contraire dans les sols pauvres ; on conçoit toutefois que même lorsque cette fixation d'azote intervient dans des sols labourés chaque année, elle soit contrebalancée par la nitrification et que la teneur en azote ne subisse plus de grands changements, tandis qu'au contraire, si on retarde la nitrification en supprimant les labours, les actions microbiennes dominent et la terre s'enrichit d'azote.

Dans toutes les cultures qui n'exigent aucun travail du sol, la fixation de l'azote l'emporte et ces cultures sont dites améliorantes. Celles des légumineuses le sont à un haut degré. Les microbes qui garnissent les nodosités que présententleurs racines y entrent enjeu; les sols qui ont porté du trèfle ou de la luzerne s'enrichissent, il en est de même pour les prairies de graminées bien qu'à un moindre degré puisque, dans ce cas, les bactéries du sol agissent seules et leur effet n'est pas secondé par l'activité des bactéries des tubercules formés sur les racines, comme dans les prairies artificielles.

On conçoit dès lors combien l'introduction dans les assolements de la prairie de légumineuses a été favorable, et quels progrès la culture a réalisés quand le trèfle y est revenu à intervalles réguliers. C'est grâce à ces gains qui se produisent pendant l'une des années de Tassolement quinquennal qu'on peut constater que l'azote des récoltes surpasse celui des engrais d'une façon notable, toutes les fois que les apports d'engrais sont peu considérables; Boussingault a donné de ces comparaisons un certain nombre d'exemples, bons à citer, dans lesquels il compare pour divers assolements l'azote des récoltes à celui du fumier.

Assolement w° 1. — Première année, pommes de terre ; deuxième année, froment; troisième année, trèfle et foin; quatrième année, froment et navets dérobés; cinquième année, avoine. Azote de la

récolte, 250^7 ; azote de l'engrais, 203^2: différence : + 47No.

Assolement n!" 2, — Première année, betteraves ; deuxième année, froment; troisième année, trèfle et foin; quatrième année, froment et navets dérobés ; cinquième année, avoine. Azote de la récolte, 254^2; azote de Vengrais, 203^2; différence : + 51^0.

Assolement n? 3. — Première année, pommes de terre; deuxième année, froment; troisième année, trèfle et foin; quatrième année, froment et navets dérobés ; cinquième année, pois (fumés) ; sixième année, seigle. Azote de la récolte, 353^6; azote du fumier, 243^8; différence : + 409^8.

Assolement n* 4. — Première année, jachère fumée ; deuxième et troisième année, froment. Azote de la récolte, 87^,4; azote du fumier, 82^,8; différence : + 4^6.

Assolement nf 5. — Topinambours. Azote de la récolte, 137*,i ; azote du fumier, 94^,i ; différence : -f- 43'',0.

Assolement n"* 6. — Première année, pommes de terre (demi-hectare) et betteraves (demi-hectare) ; deuxième et quatrième année, froment; troisième année, trèfle. Azote de la récolte, 304*^,5; azote de Tengrais, ^82^^ ; différence : + 122^4.

Ainsi, dans ces assolements qui comprennent à peu près toutes les cultures adoptées dans la plus grande partie de l'Europe centrale, la récolle enlève chaque année plus d'azote que les engrais n'en fournissent. Nous rappellerons en outre que, d'après Hervé Mangon, dans le Midi, les luzernières irriguées fournissent toujours danslarécoltc plus d'azote que l'engrais et l'eau d'irrigation ne leur en ont fourni.

On remarquera que l'assolement n° 4, dans lequel n'entre pas de légumineuses, est celui qui fournit les plus faibles excédents.

Quand, il y a quelques années, nous ignorions que l'azote de l'air intervient efficacement dans la végétation, nous pouvions craindre que l'impossibilité où nous sommes encore d'engager directement l'azote de l'air en combinaison, n'amenât, après l'épuisement des gisements connus de nitrates, un appauvrissement considérable de nos terres cultivées, et il est certain que cet épuisement du nitrate du Pérou causera un grand préjudice , sans toutefois amener nos terres à la stérilité; en effet, nous savons aujourd'hui qu'une terre maintenue en prairies s'enrichit d'azote, et nous avons dès lors entre les mains une méthode qui nous permettra toujours d'augmenter le stock d'azote combiné que renferment nos terres, méthode qu'il ne faut au reste employer qu'avec précaution, car si

ÉPUISEMENT EN ACIDE PHGSPflORIQUE ET EN POTASSE. 50a

la création des prairies temporaires de graminées, laisse le sol enrichi en azote, la culture de ces prairies défrichées est très difficile, à cause des insectes qui y pullulent et souvent nuisent terriblement aux récoltes qui suivent le défrichement.

§ 501. — Epuisaient du sol en acide phosphorique et en potasse.

Il y a trente-cinq ans, quand Ëlie de Beaumont imprimait son Mémoire sur les Gisements géologiques du phosphore, il calculait avec inquiétude la quantité de phosphate de chaux qu'ont retirée de la circulation tous les ossements qui s'accumulent dans les cimetières et les catacombes, et il terminait en écrivant : (( Golbert avait dit que la France périrait faute de forêts et tout le monde conçoit que, sans la houille, sa prédiction serait en voie de s'accomplir. De son temps, on aurait moins facilement compris comment un grand pays pourrait périr faute de phosphore; c'est cependant ce qui finirait par arriver, si on ne parvenait pas à trouver dans la nature minérale des substances qui seraient en quelque sorte pour l'agriculture ce que la houille est pour l'industrie... » Ces inquiétudes sont aujourd'hui dissipées : la recherche des gisements géologiques du phosphore a été suivie d'un succès inespéré.

Nous indiquerons dans la troisième partie de cet ouvrage quelles immenses ressources de phosphates ont été découvertes, elles permettent d'introduire l'acide phosphorique partout où il fait défaut, et les agronomes n'ont plus de ce côté la moindre inquiétude.

Il en est de même de la potasse, elle est abondante dans l'eau de mer, par suite dans les eaux mères des marais salants, par suite également dans le gisement de sel gemme^de Stassfurt Analt, de telle sorte que si les rendements d'un sol étaient diminués par manque de potasse, rien ne serait plus facile que d'y rétablir la fertilité.

Les gisements de phosphate de chaux sont aujourd'hui largement exploités et dans nombre de circonstances l'apport des phosphates est nécessaire. Nous avons vu plus haut combien rapide est l'épuisement du sol en acide phosphorique assimilable et l'on conçoit facilement que des terres cultivées en céréales, sans apport d'engrais pendant de longues suites d'années, soient très appauvries. C'est ce qui a lieu notamment pour certaines terres de Tunisie. M. Quantin, directeur de la station agronomique du Loiret, a trouvé dans les sols do la vallée de la Medjerdah. de très faibles quantités d'acide

phosphorique tandis que les quantités d'azote combiné oscillent autour de 1 gramme par kilo, elles ont même atteint une fois 1^',66. Ces terres sont donc bien plus pauvres en phosphore qu'en azote, à Texception des teiTes qui recouvrent l'emplacement de Carthage, toutes les autres renferment moins de 0^^S d'acide phosphorique total par kilo ; proportion qui exige absolument un apport de phosphates pour rétablir le sol dans des conditions de fertilité moyenne (1). Il est évident que toutes les terres de la Régence ne doivent pas être aussi pauvres en phosphore que les précédentes. M. Nantier, directeur de la station agronomique de la Somme a trouvé en effet, dans deux sols différents un millième d'acide phosphorique (2), et tout récemment M. Bertainchand, directeur de la station agronomique du bassin de l'Oued Milliane, a dosé dans un grand nombre de sels des quantités assez notables d'acide phosphorique.

11 ne parait pas en être de même «n Algérie; dans un travail étendu M. Ladureau (3) a dosé l'acide phosphorique dans 52 échantillons de la province d'Alger, dans 28 de la province d'Oran et dans 19 de la province de Constantine; les chiffres trouvés sont faibles : pour la province de Constantine 0^%69 par kilo en moyenne avec quelques chiffres au-dessus de 1 gramme, mais quelques autres au-dessous 0'%4 ; pour la province d'Alger on a trouvé 0^*",66 comme nombre moyen et 0^^54 pour celle d'Oran.

On conçoitfacilement que le sol de l'Algérie et celui de la Tunisie ayant pendant des siècles produit des céréales exportées pour nourrir la population de Rome et même de l'Italie, l'acide phosphorique ait diminué et que de nouveaux apports y soient avantageux.

Les phosphates naturels, ceux qui proviennent du traitement de la fonte, contenus dans les scories de déphosphoration, les superphosphates enfin, sont tellement abondants que rien n'est plus facile que d'apporter des phosphates, là où ils font défaut ; il en est de même de la potasse, par conséquent la nutrition minérale des plantes est assurée pour des milliers d années, mais si la culture des régions septentrionales où le précipitations aqueuses sont suffisantes est assurée contre toute chance de ruine, une autre cause de stérilité exerce au contraire une influence néfaste dans les régions méridionales : c'est la sécheresse.

(1) Ann, agron.^ l. XT, p. 82.

(2) Ann, agron.y t. XIII, p. 32".

(3) Ann. agron., t. XV, p. 199.