Physico-chemical study of the aggregate stability of soils
Etude physico-chimique de la stabilité structurale des terres
Résumé
L'étude de la structure est liée à la nécessité dans laquelle se trouvent les praticiens de créer pour la plante un milieu suffisamment aéré et humide. Comme il est, d'autre part, nécessaire que l'état physique initial du sol, obtenu par le travail des machines aratoires, persiste pendant la durée de la végétation, on est amené à étudier le degré de constance de l'état physique initial ou, autrement dit, la stabilité de la structure. Nous avons divisé cette étude en deux parties, correspondant à : a. La dégradation qui se traduit par l'affaissement du sol sous l'action de l'eau et la diminution de stabilité qui est corrélative à ce phénomène ; b. La régénération qui constitue le phénomène inverse, le sol retournant à un état poreux et retrouvant sa stabilité antérieure. La dégradation de la structure s'effectue d'après les deux mécanismes suivants : 1. L'éclatement des mottes, provoqué par la pénétration de l'eau, sous l'influence des forces capillaires dans les petits pores du sol ; 2. Par l'ensemble des phénomènes caractérisant la dispersion, c'est-à-dire le gonflement et la dispersion proprement dite, ou autrement dit pour la séparation des micelles sous l'influence de leur affinité pour l'eau. En écrivant que ces phénomènes étaient sous la dépendance de la cohésion du sol et de l'affinité du sol pour l'eau, nous avons pu montrer que la condition d'éclatement peut s'exprimer par la formule : r C + Cl < 2 A où: r est le diamètre des plus gros capillaires du sol ; C est la cohésion apparente de la terre (ensemble argile et sable) ; A est l'affinité du sol pour l'eau ; Cl est la cohésion de l'eau ; et que la condition de dispersion peut s'exprimer par la formule : Cs + Cz < 2 A où Cs est une valeur s'appliquant à l'argile seule. Nous sommes donc amenés à considérer deux cohésions Cs, la cohésion réelle qui est la plus élevé et représente la cohésion propre de l'argile, C qui est la cohésion apparente dont la valeur dépend de la liaison du sable et de l'argile, et de l'homogénéité de leur assemblage. En comparant les deux conditions de destruction, on admet aisément que l'éclatement doit se produire pour des valeurs de A qui ne produisent pas encore la dispersion. D'autre part, l'éclatement ne doit jouer vraisemblablement que pour des particules assez grosses, de l'ordre de grandeur du 1/10e de millimètre, à l'intérieur desquelles il existe des pores suffisamment gros pour que l'on puisse considérer que les phénomènes capillaires suivent les lois normales de la capillarité et des fissures créant des zones de moindre résistance. Les expériences que nous avons réalisés permettent de conclure que les facteurs envisagés jouent bien le rôle qui leur est attribué. On peut également relier à ces résultats les constatations de la pratique agricole. Par exemple, les matières humiques provenant de l'apport de fumier ou d'engrais verts, une fois fixées par l'argile et séchées, vont communiquer à cette dernière une hystérésis d'humectation qui conférera aux particules terreuses une grande stabilité. Par contre, Na produit l'effet inverse en augmentant l'affinité sol-eau. La teneur en argile d'une terre et l'augmentation de sa cohésion par pétrissage sont des agents de stabilisation. Nous avons montré ensuite que la formation de mottes cohérentes qui constitue l'une des phases de la régénération ne pouvait se produire que si les colloïdes étaient desséchés après avoir atteint un état d'hydratation minimum ou avoir été malaxés, ce qui facilite le contact entre les micelles argileuses en les orientant. La nature des liaisons assurant la cohésion des micelles argileuses et le mécanisme de la pectisation sont encore mal connus. Ce sont ces liaisons qui conditionnent la résistance à la dispersion et qui sont mesurées par la valeur Cs. Ayant ainsi étudié la dégradation et la régénération des éléments de la structure, nous avons étudié l'évolution de la stabilité de deux terres. L'une était un limon saturé par Ca et l'autre un limon ayant reçu des quantités importantes de nitrate de soude. Les résultats qui portent sur sept années d'observation ont permis l'établissement de courbes reliant l'humidité du sol au moment du prélèvement à la stabilité de la fraction grossière. Ce sont soit une ellipse (témoin) soit un cercle (parcelle ayant reçu du nitrate de soude). L'analyse de ces résultats montre que l'augmentation de stabilité résulte de la compression spontanée du sol en place due à la contraction produite par la dessiccation. Dans le cas d'une terre ayant fixé Na et ayant acquis de ce fait une tendance accrue à l'hydratation, on observe en plus une régénération partielle due à l'hydratation. Ces constatations nous amènent à dire que le problème de la structure est fonction à la fois des propriétés physico-chimiques du sol et des conditions de climat auquel ce sol est soumis. On peut remarquer d'autre part que les facteurs que nous avons mis en évidence sont justement ceux qui servent à classer les types de sol en pédologie. Or, l'une des caractéristiques les plus marquantes pour un type pédologique est la forme même des mottes de terre. C'est cette forme qui conditionne l'architecture du sol (le pédologue dit " structure "). L'identité de ces facteurs n'est pas un accident. La structure que nous avons examinée du point de vue de l'évolution est aussi celle que le pédologue envisage du point de vue systématique et l'on peut espérer qu"un jour viendra où l'on pourra expliquer l'un par l'autre. ' En définitive, ce premier essai d'explication de la stabilité de la structure et de son évolution à l'aide de données physico-chimiques montre que l'on peut arriver à représenter le mécanisme des phénomènes à l'aide de quelques variables seulement. Dans notre esprit, il constitue beaucoup plus un plan d'étude du phénomène qu'une théorie définitive des faits.
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Science des sols
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