James M. Bell

“ Le sol est un mélange hétérogène d'organismes vivants et de constituants inertes solides, liquides ou gazeux. On y trouve: des débris minéraux provenant de la désagrégation et de la décomposition des roches ; de la matière organique provenant de débris plus ou moins décomposés de plantes et d'animaux ; une atmosphère toujours plus riche que l'atmosphère ordinaire en gaz carbonique, en vapeur d'eau et peut-être en d'autres gaz ; des organismes vivants, qui sont des espèces variées de bactéries ; des ferments et enzymes ; enfin des solutions des constituants précédents. ”

“ Les lois des solutions que l'on connaît bien aujourd'hui n'ont été vérifiées qu'avec ces dernières. Il est, en effet, relativement aisé d'étudier les phénomènes de solubilité de corps tels que l'hydrate de calcium, les carbonate, sulfate et phosphate de chaux, les phosphates de fer et d'alumine, etc., en présence de divers sels plus solubles. Mais avec les silicates ferriques ou aluminiques de la terre arable, des difficultés proviennent de ce que la solubilité ordinaire est toujours accompagnée de phénomènes relativement importants d'absorption et d'adsorption. ”

“ Si, par exemple, on verse petit à petit une solution neutre de chlorure de potassium ou de chlorure de sodium sur une colonne formée soit par de la terre, soit par du kaolin, du charbon, du coton hydrophile, ou toute autre substance analogue présentant une grande surface, on constate que le liquide, après avoir traversé là colonne, est devenu nettement acide. (On peut opérer également en agitant, dans un récipient, ces substances avec les solutions) . — Ce fait avait déjà été attribué à une tout autre cause ; il avait suggéré une méthode d'estimation de l'acidité des terres (1) . ”

“ Ces solutions forment l'humidité de la terre et elles sont en équilibre plus ou moins parfait avec les solides et les gaz au contact desquels elles subsistent.
De tous ces divers constituants du sol, ce sont les solutions qui ont le plus d'importance pour la vie des plantes.
C'est chez elles, en effet, que les racines vont puiser toutes les substances que les végétaux utilisent pour leur développement (abstraction faite de l'eau et de l'acide carbonique absorbés par les feuilles) (1) . ”

“ Nous avons remarqué que la tension superficielle d'une solution, en contact avec un solide, diminue à mesure que le titre de cette solution augmente : la pellicule liquide, en contact avec un solide, contient plus de sel par unité de volume que la masse même du liquide. ”

“ La nature des minéraux ou espèces moléculaires distinctes pouvant subsister dans les solutions données par un minéral, une roche en poudre ou un sol, dépend de la concentration, de la température, de la pression et enfin de la présence d'autres corps dissous. ”

“ Il est probable que les minéraux silicatés ordinaires, pour tant qu'ils se dissolvent, donnent toujours des solutions complètement hydrolysées ; il s'ensuit que l'on peut connaître la quantité de minéral dissous en mesurant la proportion de base libre dans la solution. La présence des produits de l'hydrolyse, en particulier des produits basiques, tend à diminuer la solubilité du minéral. ”

“ Théoriquement, le seul caractère qui différencie l'adsorption semble être le temps exigé pour la séparation des substances adsorbées : il est beaucoup moindre que dans le cas de substances formant une solution solide. Avec ces dernières, si on ajoute de l'eau, il se fait des échanges lents tendant vers une répartition déterminée du corps dissous, entre les deux solvants, l'un solide, l'autre liquide. ”

“ Avec l'éosine, en particulier, l'entraînement de la couleur à travers la couche de terre était rapide, mais avec le bleu de méthylène, le vert malachite, ou quelques autres colorants, on observait un pouvoir rétenteur du sol tout à fait remarquable. On pouvait même se baser sur ces différences pour séparer un mélange d'éosine et de bleu de méthylène : la première de ces substances traversait rapidement une couche de terre, tandis que la seconde était entièrement arrêtée et fixée. Pour une teinture donnée, chaque sol avait une limite d'absorption déterminée ”

“ Dernièrement, Clarke (1) a trouvé que la muscovite, la lépidolite, la phlogopite, l'orthose, l'oligoclase, l'albite, la leucite, la néphéline, la cancrinite, la sodalite, le spodumène, l'analcime, lanatrolite, la pectolite et l'apophyllite sont tous solubles dans l'eau, et que ces solutions sont alcalines à la phtaléine. Les micas magnésiens sont plus solubles que la muscovite ; l'albite l'est plus que l'orthose, et la solubilité de l'oligoclase est intermédiaire. ”

“ Il est même probablement inexact de croire que l'on peut apprécier l'acidité d'une terre en y ajoutant de l'hydrate de calcium, de l'ammoniaque, ou des solutions d'un autre alcali, jusqu'au moment où l'on voit virer au bleu du papier rouge de tournesol que l'on met en contact intime avec cette terre. ”

“ On voit ainsi se réaliseï le même phénomène que celui que l'on obtiendrait en présence d'un acide : le minéral est digéré, tout comme dans les manipulations analytiques courantes.
On peut encore montrer facilement la solubilité continue des minéraux, en particulier des silicates pulvérisés, en supprimant les produits de l'hydrolyse : si on fait passer un courant électrique dans le système, les éléments basiques vont se concentrer à la cathode, et les éléments acides vont à l'anode. ”

“ Mais lorsqu'on substituait de l'acétate de potasse au chlorure de potassium, la solution, bien qu'il y eût un léger excès d'acide, devenait alcaline après son passage sur le coton. On obtenait les mêmes phénomènes en agitant simplement des tampons de coton dans des solutions de ces réactifs.
Les substances colloïdales ont enfin, à un haut degré, ce pouvoir absorbant. Dans de nombreuses publications, Van Bemmelen (1) a montré que tous les colloïdes peuvent absorber des substances organiques et inorganiques. ”

“ L'hydrolyse des minéraux magnésiens est particulièrement intéressante à cause de la tendance qu'ils manifestent, comme tous les sels de magnésie hydrolysables (1) , à donner de véritables sels basiques.C'est ainsi que, dans l'altération dupyroxène, de l'amphibole et de l'olivine, pour donner de la chlorite et de la serpentine, il paraît se former un sel basique, ou peut-être une solution solide d'hydrate et de silicate. ”

“ Dans ce lent mouvement ascendant, le liquide du sol peut et doit sans doute entraîner, à l'état dissous, une quantité de plus en plus grande des produits de la dissolution et de l'hydrolyse des minéraux. Sa concentration grandit de ce chef. Elle est encore augmentée par l'évaporation dans les couches supérieures du sol, et les substances dissoutes viennent s'y accumuler. ”

“ Si la terre contenait beaucoup de matière organique, celle-ci se trouvait plus ou moins dissoute par l'alcali et elle était entraînée à la surface, phénomène exactement pareil à celui qu'on observe dans les champs à alcali noir. On pouvait obtenir de la même façon la présence de sulfate de soude dans les couches supérieures : il suffisait d'ajouter du sulfate de chaux à des solutions de chlorure de sodium du vase extérieur. ”

“ Quand on étudie l'action de l'eau sur les minéraux, on doit ne pas perdre de vue qu'il ne s'agit pas de phénomènes de solubilité simple, mais en réalité de phénomènes d'hydrolyse dans des solutions très étendues. ”

“ La nature du solvant joue donc un rôle important. On n'en voit pas d'explication dans les solubilités relatives de cet acide dans ces trois solvants ; en effet la solubilité dans le benzène est intermédiaire entre la solubilité dans l'eau et la solubilité dans l'alcool.
Plusieurs minéraux en poudre absorbent les matières colorantes des solutions avec lesquelles ils sont en contact.—Clarke (3) a montré que très souvent l'eau qui a séjourné avec ces poudres devient alcaline. Quelques-unes, notamment l'orthose finement pulvérisé, ne rougissent pas la phtaléine que l'on y ajoute. ”

“ D'autre part, la seconde liqueur, celle d'acétate de potasse acide, était devenue nettement alcaline au tournesol et à la phtaléine.- Ces expériences démontrent donc que le rougissement d'un papier de tournesol peut-être dû à un véritable effet d'absorption.
On pourrait donc conclure de ces expériences que la seule preuve démonstrative de la présence d'un acide dans la terre doit être l'extraction directe par l'eau d'une solution contenant cet acide. ”

“ Il étudia les solutions ainsi obtenues en vérifiant leur résistance électrique et en dosant plusieurs de leurs constituants minéraux. M. Breazeale a ainsi trouvé que la première ou les deux premières eaux de lavage enlevaient plus de matériaux solubles que les autres, mais la concentration en demeurait alors peu variable et en outre les solutions des divers sols ne différaient pas sensiblement.
Un autre fait qui explique la solubilité continue des minéraux, c'est l'ascension de l'eau, dans les interstices du sol, par capillarité. ”

“ Ce résultat s'explique sans doute par l'augmentation de la concentration des gaz dissous, en particulier du gaz carbonique (4) .
L'augmentation de pression a pour effet de diminuer le volume, et la loi générale qui régit ces phénomènes a été énoncée par Le Chatelier. Elle indique que, si la substance solide et le solvant se contractent en se dissolvant, la solubilité doit croître avec l'augmentation de pression, et vice versa.
Barus (5) a fait des expériences sur des verres; il semble avoir pu voir que les silicates minéraux sont en général plus solubles quand la pression augmente. ”

“ L'acide formé est à peine plus fort que l'acide silicique avec lequel il est en contact (3) . En outre, les silicates sont généralement moins solubles que les carbonates correspondants. D'autre part, on sait que le gaz carbonique peut se dissoudre dans l'eau en proportions plus grandes que ne le ferait prévoir la loi d'Henry ; il forme ainsi des sels avec les hydrates des éléments basiques. On connaît très bien aujourd'hui la solubilité des carbonates alcalins ”

“ INFLUENCE DE DIVERS AGENTS SUR LA SOLUBILITÉ DES MINÉRAUX DU SOL TempératureAutant que nous le puissions savoir aujourd'hui, l'élévation de température augmente l'hydrolyse (1) . Il ne s'ensuit pas toujours une augmentation de la solubilité ; un exemple bien connu est le cas du gypse : le maximum de la solubilité de ce corps est situé à 37° 40° C. (2) . Au dessus de 80° C. la solubilité devient inférieure à ce qu'elle était à 0°. ”

“ On sait, en effet, que le tournesol bleu est le sel de sodium de la teinture rouge : en solutions aqueuses, ce sel est hydrolysé, et lorsqu'un papier qui en est saturé est mis en contact intime avec une terre, la base est absorbée par cette terre. Il ne reste ainsi que l'acide dans le papier, et celui-ci rougit. ”

“ La conclusion de cette étude est que les végétaux vont puiser au sein des solutions aqueuses qui circulent dans le sol les éléments nutritifs servant à leur développement. C'est donc à ces solutions qu'il convient d'appliquer tout d'abord notre attention.
Les résultats acquis montrent qu'en définitive toutes les terres contiennent un peu de chacun des minéraux courants, constitutifs des roches. Il s'ensuit que, s'il leur était possible d'atteindre un état d'équilibre sans qu'aucun facteur de trouble n'intervînt, toutes les terres contiendraient des liquides nutritifs de même composition. ”

“ Dans le second cas, la concentration élevée des ions positifs et négatifs du sel provoque la précipitation des deux colloïdes.
Bredig (3) a trouvé que l'addition de gélatine à un colloïde en solution augmente beaucoup la stabilité d'un métal en suspension colloïdale.
Mathews (4) pense que la précipitation des colloïdes par les électrolytes provient d'une altération de l'énergie superficielle du col loïde, et que le pouvoir précipitant de l'électrolyte provient de la tension des ions en solution. L'ion de signe contraire à celui du colloïde se précipite. ”

“ La silice est un produit normal de la décomposition des minéraux et elle s'accumule en proportions relativement grandes dans le sol. On l'y trouve à l'état de quartz, de silice amygdaloïde, et même sous d'autres formes. Il n'est pas douteux qu'elle n'ait une tendance nette, après s'être solubilisée, à se déposer à l'état de quartz (1) . Dans les climats arides, on trouve souvent du quartz en cristaux entiers et en fragments possédant des pointes nettes et des arêtes vives ”

“ Il put voir que la silice s'accumule à l'anode ; si cette dernière est en argent, en zinc ou en cuivre, il se forme des silicates de ces métaux. Le reste du silicate pulvérisé demeure à la cathode, et le transport est continu.
L'orthose en pâte a été électrolysé dans un dialyseur par Cushmann. Il en remplissait un vase en porcelaine poreuse, puis il y introduisait un charbon anode. Il plaçait un autre charbon cathode dans le vase extérieur. Lorsque le courant passait, le potassium hydrolysé traversait la paroi poreuse au fur et à mesure de sa libération, et allait s'accumuler à la cathode. ”

“ Nous voulons parler des phénomènes d'absorption, d'adsorption, de catalyse, et peut-être d'autres phénomènes encore. Ils ont tous un rôle, et c'est en raison de cette intervention que les solutions se comportent dans les sols tout autrement que dans un récipient ordinaire quelconque.
Les substances organiques dissoutes dans les solutions des sols présentent aussi beaucoup d'importance, mais nous ne les étudierons pas dans ce Mémoire, si ce n'est incidemment, dans le cas où elles modifient les constituants minéraux. ”

“ Liebreich, Becquerel (1) , Lieving (2) , Lloyd (3) , Dale (4) , Spring (B) , Bredig et von Berneck (6) , Thomson (7) et d'autres encore ont donné de nombreux exemples de transformations et même de modifications complètes du caractère de réactions connues, lorsqu'elles se produisent en tubes capillaires.
Ostwald (8) a montré que la dimension des particules d'un solide mis à dissoudre avait une influence sur la solubilité. Ainsi il a trouvé que la solubilité de l'oxyde mercurique, très divisé, est plus grande que celle de ce même oxyde en poudre grossière. ”

“ On croit souvent que les racines des plantes sont, en partie, la source de cette acidité : elles excréteraient des acides organiques et minéraux afin d'augmenter l'action dissolvante des liquides du sol.
Il est exact que lorsqu'on fait se développer des plantes dans des solutions aqueuses de sels ordinaires de laboratoire, les solutions nutritives deviennent souvent légèrement acides. ”

“ Cushman pense que ce phénomène est dû à l'hydrolyse de l'acide libre qui existe toujours dans une solution d'un sel à base trivalente.
Nombreuses sont les substances qui possèdent un pouvoir absorbant plus ou moins grand. — Par addition d'oxyde de cuivre précipité,par exemple,les solutions de sels neutres de chlorure de sodium, chlorure ou bromure de potassium, deviennent basiques. Il y a absorption de l'acide par cet oxyde de cuivre qui devient vert. ”