# Leçons élémentaires de chimie agricole/Chapitre III
### CHAPITRE III. LE SOL

L’air est partout et toujours semblable ; sa composition reste sensiblement constante et nous serions incapables de la modifier artificiellement. Il faut accepter l’atmosphère telle qu’elle est, comme il faut subir les conditions météorologiques qui la gouvernent. L’atmosphère, grâce à la lumière solaire, fournit le carbone aux végétaux ; la majeure partie, sinon la totalité du carbone vient à la plupart des plantes, de l’acide carbonique aérien. Nous n’aurons plus à nous inquiéter désormais de l’alimentation carbonée de nos récoltes ; l’air y suffit, et nous n’y pouvons à peu près rien.
Mais si l’atmosphère, milieu où se développent les tiges, les feuilles, les fruits, demeure toujours identique, il n’en est pas de même du sol, où se trouvent les racines. Rien n’est plus variable que le sol, la nature du sol changeant pour ainsi dire à l’infini.
Heureusement, et en raison même de cette variabilité de la surface terrestre, nous pourrons modifier cette nature. Si un sol est mauvais, c’est-à-dire impropre ou peu favorable à la culture, il sera possible de le rendre fertile, en lui fournissant certaines matières, ou bien en lui enlevant quelques principes. L’amélioration des sols est un des problèmes fondamentaux de la chimie agricole. Mais pour améliorer, il faut connaître, et savoir distinguer les qualités et les défauts.
Définition du sol et du sous-sol. — Avec de Gasparin, nous appellerons sol, la couche supérieure de nos champs de culture, jusqu’à la profondeur où la nature minérale commence à changer.
Cette couche peut offrir des épaisseurs extrêmement variables, depuis quelques centimètres jusqu’à plusieurs mètres. Au-dessous se trouvent des couches de natures différentes qui reposent finalement sur une assise homogène, rocheuse, imperméable, formée par exemple de calcaire compacte, de marne ou d’argile. On appellera sous-sol, l’ensemble des couches qui séparent le sol de l’assise imperméable inférieure.
Il est visible qu’avec une telle définition, le sous-sol pourra manquer ; alors le sol repose directement sur la couche imperméable rocheuse.
D’ordinaire les labours n’atteignent pas jusqu’à la profondeur totale du sol. On nomme spécialement sol actifs, la tranche supérieure de terre arable, qui est remuée par le labour.
On réserve le nom de sol inerte, aux couches du sol situées au-dessous du sol actif, et par conséquent respectées par le travail ordinaire de la terre.
Il faudrait se garder de croire que le sol actif intervient seul dans la végétation ; le sol inerte et le sous-sol interviennent aussi toujours. Car les racines des diverses cultures descendent très profondément si elles ne rencontrent pas une couche imperméable. Le blé envoie ses racines jusqu’à 1$^m$50, la betterave arrive à 2$^m$50, la luzerne descend encore plus bas, quand la terre le lui permet.
Il serait donc peu raisonnable de se borner à étudier le sol meuble des labours. Le sol inerte et le sous-sol collaborent aussi à la nutrition des racines, et, comme nous le verrons plus loin, la végétation de certaines cultures est plus active à une certaine profondeur qu’au voisinage de la surface.
Formation de la terre arable. — Pour faire bien connaître la constitution de la terre arable, il convient de donner quelques indications sur la manière dont elle a été formée.
Formation sur place. — Certains sols ont été produits ou se produisent encore, sur place, par la désagrégation des roches qui les supportent. Les principaux agents qui interviennent dans cette pourriture lente des roches, sont l’eau, l’acide carbonique et les racines végétales elles-mêmes.
Assistons par la pensée à la destruction d’une des roches les plus dures, d’une roche granitique. Le granit est constitué par le mélange de trois matières cristallisées différentes, le quartz, le feldspath, le mica. Le quartz, très dur, capable de rayer le verre, est formé de silice à peu près pure ; le cristal de roche en est une variété transparente. Le feldspath possède une dureté voisine de celle du verre, c’est une combinaison de silice avec l’alumine et la potasse (ou la soude). Le mica qui se présente en feuillets transparents d’une faible dureté, est un silicate mixte d’alumine, de magnésie et de potasse.
Entre les parcelles dissemblables ainsi associées, il existe toujours quelque fissure étroite, où l’humidité s’engage ; quand survient une gelée intense, la glace qui s’y produit, occupe un volume plus grand que l’eau qui la fournit. La fente doit nécessairement s’élargir, et fréquemment il en résultera un émiettement du rocher.
Les fragments de grande surface ainsi éparpillés, reçoivent l’eau pluviale toujours chargée d’une certaine dose d’acide carbonique, qui attaque lentement le feldspath en produisant du carbonate de potasse que l’eau dissout et entraîne, et après un temps suffisamment long, il ne reste plus au lieu du feldspath qu’un silicate d’alumine hydraté, qui n’est autre que l’argile, conservant toujours une certaine quantité de potasse.
Le mica subit des transformations analogues et se change en argile riche en magnésie.
Quant au quartz, il est demeuré à peu près inaltéré et les actions réitérées des gelées successives ont pu seulement le réduire en débris : ce sont des grains de sable, qui demeurent mélangés à l’argile.
Des algues, des mousses, des lichens, issus de germes que le vent apporte, apparaissent et commencent à végéter sur ce sol nouveau ; leurs racines se frayant un passage au travers des interstices du rocher, contribuent encore à accélérer le travail de désagrégation. Pourvu que l’humidité soit suffisante, ils peuvent ainsi vivre et acquérir un développement assez notable, prenant le carbone à l’atmosphère, se contentant de l’azote apporté par les pluies sous forme d’ammoniaque ou de produits nitriques. Puis ces plantes meurent et sont remplacées par d’autres, mais leurs dépouilles gisent sur le sol, leurs racines le pénètrent, et la terre nouvelle cesse d’être exclusivement minérale, elle contient désormais une certaine proportion de matière organique, de ce que nous appelons l’humus.
Ainsi, sur des plateaux granitiques, la roche nue se recouvre à la longue d’une couche plus ou moins épaisse de terre meuble. L’épaisseur ira sans cesse en augmentant si les eaux pluviales n’entraînent pas en dehors de la couche les éléments ténus. Un certain nombre de sols se sont formés de la sorte ; leur valeur agricole est très variable, selon la nature minéralogique du granit et suivant l’importance de la couche ameublie.
Si le granit est très siliceux, peu feldspathique, l’altération est fort lente à se produire, et la terre qui en provient renferme surtout du quartz, mélangé de petites quantités d’argile. C’est un sol sablonneux, léger, perméable, d’épaisseur toujours très faible, fort mauvais pour la culture. Dans les Cévennes, en Bretagne, on en rencontre assez fréquemment.
Au contraire, si le granit est très feldspathique, son altération est facile, l’argile devient prédominante. La terre est assez épaisse, compacte, et convient pour beaucoup de cultures ; les argiles étant toujours assez riches en potasse et en magnésie, il ne leur manquera que du calcaire et de l’acide phosphorique.
Les gneiss, qui ne sont guère que des granits où domine le mica, éprouvent des transformations analogues ; mais le plus souvent, les sols qui en résultent sont de mauvaise qualité et d’épaisseur minime.
Les schistes ou micaschistes, si abondants dans les terrains anciens, sont spécialement constitués par des silicates multiples d’alumine, potasse, magnésie. Ils se désagrègent assez promptement en donnant une terre presque exclusivement formée d’argile plus ou moins ferrugineuse. Les sols ainsi produits sont très compactes, assez riches en potasse, mais à peu près complètement dépourvus de chaux et d’acide phosphorique. L’absence relative de ces deux derniers éléments est d’ailleurs un caractère commun à tous les sols issus des terrains anciens.
Les roches volcaniques, basaltes, trachytes, laves, ont une constitution plus complexe que le granit ; ce sont des aggrégats d’un assez grand nombre de minéraux, silicates doubles d’alumine, de chaux, de magnésie, de potasse, de fer. En présence des eaux pluviales chargées d’acide carbonique, la chaux, la magnésie, la potasse sont transformées en carbonates, pendant que les silicates d’alumine fixent de l’eau et passent à l’état d’argile. Après une période suffisamment longue, il se produit ainsi une couche terreuse fine, comprenant non seulement de la silice et de l’argile riche en potasse, mais aussi de la chaux, du fer, de l’acide phosphorique, c’est à-dire tous les éléments minéraux des terres fertiles aptes à toute production agricole. Malheureusement les régions à roches volcaniques sont une exception.
Les roches calcaires sont formées à peu près exclusivement de carbonate de chaux, plus ou moins mélangé de carbonate de magnésie. Ici, l’agent principal d’altération est l’eau chargée d’acide carbonique qui dissout assez bien le carbonate de chaux, mais le dissout avec des vitesses fort inégales, ce qui aide beaucoup à la séparation des grains calcaires. Les calcaires cristallins, tels que le marbre, ne sont désagrégés que très difficilement, tandis que les roches crayeuses se délitent promptement.
Le plus souvent, les calcaires contiennent des doses notables d’acide phosphorique, mais sont très pauvres en potasse. Les sols qui en résultent sont en général excessivement secs et, par suite, fort stériles pour un grand nombre de cultures.
Formation du sol par transport. — La terre arable formée sur la roche et y demeurant, est une exception. Habituellement le sol de nos champs y a été transporté par le mouvement des eaux.
Nous assistons chaque jour à ces effets. Quand une pluie torrentielle tombe sur une couche de terre d’inclinaison notable, une grande partie de l’eau ne pénètre pas, mais ruisselle sur la surface, entraînant dans son mouvement les particules les plus ténues de la couche.
Par certaines pluies d’orage, la couche tout entière peut quelquefois être entraînée.
L’eau chargée de matières terreuses, arrive dans la plaine et là, elle s’arrête, ou du moins elle perd la plus grande partie de sa vitesse. Les parcelles les plus lourdes se précipitent d’abord, puis les plus légères, et le sol de la plaine se trouve ainsi recouvert des matières qui, avant l’orage, occupaient le flanc du coteau.
La terre végétale abandonne ainsi peu à peu le penchant des collines et des montagnes, et la dénudation, qui devient de plus en plus rapide, ne tarde pas à être complète et irrémédiable, si on ne s’y oppose, soit en gazonnant les pentes ou en les reboisant parce que le lacis des racines s’oppose à l’entraînement des particules terreuses, soit en disposant de distance en distance de petits murs qui retiennent le sol en échelons horizontaux.
Une partie notable des matières terreuses est emportée par les eaux jusqu’aux rivières, qui les roulent à la mer. C’est par millions de mètres cubes, qu’il faut compter les masses énormes ainsi jetées chaque année dans la profondeur des mers, et ce sont précisément les éléments les plus ténus, et par suite les plus aptes à la nutrition végétale, qui se trouvent de la sorte soustraits à l’agriculture par le labeur incessant des eaux. D’après Hervé-Mangon, la Durance seule emporte ainsi annuellement 11 millions de mètres cubes de limon, contenant 14,000 tonnes d’azote dans un état nutritif excellent pour les récoltes. Cet exemple suffit pour démontrer combien il serait désirable de s’opposer à cette perte naturelle, ou tout au moins d’utiliser autant que possible ces limons pour le colmatage des terres riveraines.
Des phénomènes analogues, mais d’une puissance gigantesque, ont eu lieu jadis aux périodes géologiques antérieures : d’immenses volumes d’eau, se précipitant du haut des montagnes vers les mers, ont recouvert certaines régions des continents d’une couche épaisse de débris arrachés aux flancs des rochers. Ces dépôts diluviens, dont la puissance est parfois très grande sont formés par le mélange de toutes les matières constituantes des montagnes ; et comme celles-ci sont, les unes granitiques, les autres calcaires, le diluvium contient le plus souvent les résidus des unes et des autres : la terre végétale qui en résulte pourra être riche à la fois en sable, argile et potasse, et en calcaire et acide phosphorique.
Les proportions respectives de ces éléments, ainsi que leur mode d’association, varient beaucoup selon les conditions d’origine. Certaines alluvions anciennes sont formées de particules très fines, d’autres surtout de gros cailloux roulés, exactement comme les alluvions récentes que nous observons dans le lit de nos fleuves, se composent, tantôt de galets et de sable, tantôt de vase et de limon.
Constitution normale de la terre arable. — D’après ce qui précède, les terres arables contiennent habituellement trois matières distinctes : sable siliceux plus ou moins fin, argile, calcaire.
Un sol formé d’une seule de ces matières se montrerait stérile. Le mélange des trois constitue la terre normale : une terre ne peut être regardée comme complète que si elle renferme ces trois éléments associés en certaine proportion.
Il doit y avoir aussi une quatrième substance, c’est la matière organique ou humus. Nous avons dit plus haut comment elle prenait naissance par l’effet de la végétation spontanée qui se développe sur le sol nouveau. L’humus renferme à la fois du carbone, de l’hydrogène, de l’oxygène, de l’azote.
Recherche pratique des éléments physiques d’une terre. — Les quatre constituants des sols arables, sable, argile, calcaire, humus, peuvent être mis en évidence par des expériences très simples.
Nous délayons dans l’eau un peu de terre : le sable et la majeure partie du calcaire, précipitent au fond du vase ; l’argile et le calcaire impalpable demeurent suspendus dans le liquide, qu’on sépare par décantation.
Versons sur le résidu solide un peu d’acide chlorhydrique (esprit de sel) ou simplement un peu de vinaigre fort (acide acétique) ; s’il y a du calcaire, il se dissout en dégageant avec effervescence du gaz acide carbonique. Ce qui reste inattaqué par l’acide, c’est le sable, formé de silice pure ou de silicates naturels très peu altérables.
Au liquide trouble, qui contient l’argile, ajoutons un peu d’acide chlorhydrique (ou de vinaigre) pour dissoudre le calcaire très fin qui est en suspension, puis laissons reposer : l’argile se précipite au fond du vase en une couche pâteuse, qui, mise à sécher, se fendille en fragments irréguliers.
Pour constater la présence de l’humus nous mettrons un peu de terre à digérer avec de l’ammoniaque. Si la terre contient de l’humus, la liqueur filtrée au bout de quelque temps, est colorée en brun ; si elle n’en contient pas, le liquide est incolore ou à peu près. Quand dans la liqueur brune, on ajoute peu à peu de l’acide chlorhydrique étendu (ou du vinaigre), l’humus, qui se trouvait d’abord en combinaison avec l’alcali, est séparé par l’acide et se précipite en flocons brunâtres.
Analyse physique de la terre arable. — Les essais grossiers que nous venons de décrire peuvent seulement nous indiquer la présence des éléments constituants du sol ; mais ils ne sauraient nous renseigner sur leurs quantités relatives. Leur rapport, très variable, a une grande influence sur l’aptitude des sols à la culture et à la nutrition végétale. Pour le déterminer, on a recours, dans les laboratoires de chimie agricole, à certains procédés spéciaux, dont l’ensemble porte le nom d’analyse physique (ou mécanique) des terres.
Les résultats de cette analyse servent le plus souvent de base à la classification pratique des terres végétales. Malheureusement, les diverses méthodes analytiques ne conduisent pas à des résultats comparables, ce qui peut donner lieu à des confusions fâcheuses, si on n’y prend garde.
La méthode la plus parfaite a été instituée par M. Schlœsing ; nous ne nous arrêterons pas à la décrire, parce que ses opérations ne peuvent être exécutées en dehors d’un laboratoire. Nous donnerons seulement, d’après l’auteur, à titre d’exemple, les résultats d’une de ses analyses.
1,000 grammes de terre desséchée à l’air contiennent :
| 21 | grammes | de cailloux, |
| 33 | — | de gravier (passant au tamis de 5$^{mm}$), |
| 1 | — | de débris organiques, |
| 945 | — | de terre fine (pass. au tamis de 1$^{mm}$). |
Ces 945 grammes de terre fine renferment :
432 grammes de gros sable, comprenant :
| 305 | grammes | de sable non calcaire, |
| 119 | — | de sable calcaire, |
| 3 | — | de débris organiques ; |
et 513 grammes d’éléments fins, constitués par :
| 314 | grammes | de sable fin non calcaire, |
| 114 | — | de sable fin calcaire, |
| 85 | — | d’argile. |
Ce procédé, très exact, est le seul qui permette d’arriver à l’évaluation précise de la quantité d’argile.
La méthode indiquée antérieurement par M. de Gasparin est beaucoup plus simple, mais moins correcte. Cependant, comme elle est susceptible d’être pratiquée par les agriculteurs eux-mêmes, et peut donner des indications précieuses sur la nature des terres, nous la décrirons, avec quelques modifications, dans une Note placée à la fin de cet ouvrage. (Note 1.)
Classification des terres. — La plupart des classifications reposent sur l’analyse physique, les divers sols étant caractérisés par l’élément qui y prédomine. Une terre normale moyenne renferme en général pour cent parties,
| de | 20 | à | 80 | parties d’argile ou impalpable (n$^o$ 7 de la méthode Gasparin), |
| de | 50 | à | 70 | parties de sable (n$^{os}$ 1 à 4), |
| de | 5 | à | 10 | parties de calcaire fin (n$^{os}$ 5 et 6), |
| de | 4 | à | 10 | de matière humique. |
Dès lors une terre sera dite argileuse si elle renferme plus de 30 % d’argile ; sableuse, si elle contient plus de 70 de sable ; calcaire, si elle contient plus de 10 de calcaire fin ; humifère, ou terreau, s’il s’y trouve plus de 10 % de matière humique. Par la calcination, les terreaux perdent au moins le cinquième de leur poids.
Entre ces divers sols, on conçoit des intermédiaires ; on distinguera : les terres argilo-sableuses, argilo-calcaires, sablo-calcaires, argilo-humifères, etc., et la simple dénomination indique suffisamment le sens de ces sortes de subdivisions.
La valeur agricole des sols sera visiblement en relation avec les proportions relatives de ces divers éléments, mais la connaissance de la nature physique ne suffit pas pour renseigner exactement sur ce point : il faut y joindre la notion précise des éléments fertilisants qui s’y trouvent contenus. Nous reviendrons sur ce sujet à propos de l’analyse chimique des terres.
Caractères tirés de la végétation spontanée. — Les plantes sauvages qui croissent spontanément sur les champs peuvent fournir sur la nature physique de leurs sols des renseignements utiles, auxquels il convient toutefois de ne pas attacher une importance exagérée. Le tableau suivant indique pour diverses sortes de terres, les végétaux les plus caractéristiques :
Agrostide traçante (traînasse), tussilage pas d’âne (herbe de Saint-Quirin), lotier corniculé fpied du Bon Dieu), orobe tubéreux, laitue vireuse, hièble.
Chicorée sauvage, inule.
Potentille ansérine (herbe aux oies), potentille rampante (quintifeuille), chondrille joncée, anthyllide vulnéraire, mélique bleue, laitue vivace, sainfoin.
Trèfles, minette, mélampyre, fléoles, brunelle à grandes fleurs, boucage saxifrage, germandrée petit chêne, potentille printanière, anémone pulsatile, seslerie bleuâtre, arête-bœuf, mercuriale annuelle, sauge, gaude, coquelicot, fumeterre, chardon.
Oseille, matricaire, bruyère, ajonc, fougères, houlques, prêles.
Spergules, pensées sauvages, houlque laineuse, élyme des sables, roseau des sables, agrostide, réséda jaune, avoine à chapelet, jasione des montagnes, fétuque rouge.
Carex, sphaignes, linaigrette, pédiculaire, jonc.
Mâcre, fétuque flottante, laiches, souchets, nénuphars, roseau à balais, fléchière, plantin d’eau, menthe poivrée, épilobes, joncs, spirée ulmaire, menthe aquatique.
Digitale pourprée, arnica des montagnes, sureau à grappes, framboisier.
* ↑ Beaucoup d’agriculteurs appellent sous-sol la couche située au-dessous du sol actif. Cette désignation nous paraît moins avantageuse que celle de M. de Gasparin, qui sera toujours employée dans le cours de ces leçons.
* ↑ Voir plus loin le tableau de la richesse des divers limons.
* ↑ Mélangée de sable très fin.
* ↑ C’est-à-dire où l’écartement des fils est de 5 millimètres.