III. — Ferments dénitrificateurs

11 y a près de cinquante ans que Goppblsrodbr et Smith ont signalé différents cas de réduction du salpêtre dans le sol et dans les solutions nitratées. En 1873,

(i) Un grand nombre d'autres substances peuvent accélérer la nitrification : je citerai notamment la chaux, le calcaire, le plâtre, le superphosphate, et d'une manière générale tous les corps susceptibles de mobiliser la potasse du sol — mais à condition qu'ils puissent engendrer directement ou indirectement des humâtes ou des carbonates alcalins.

FBRMBNTS DBNITRIFICATBURS aOI

M. Th. ScHLŒSiNG constata le même fait : il reconnut que dans une terre humide, en vase clos, les nitrates disparaissaient et que l'atmosphère du ballon s'enrichissait en acide carbonique et en a^ote. Deux ans après, Mensel établit que cette décomposition n'a jamais lieu en présence des antiseptiques, et il conclut, de ce fait, que la dénitrification est imputable à des actions microbiennes. Les multiples expériences effectuées depuis, par différents savants, nous ont appris que si nombre de ferments sont capables de réduire les nitrates, leur action ne se manifeste pas toujours de façon identique. Et il est maintenant démontré que la dénitrification comporte parfois toutes les phases inverses de la nitrification : les nitrates pouvant être réduits en nitrites, en ammoniaque, en oxydes d'azote et en azote libre. Dans tous les cas, le concours des matières organiques paraît indispensable à la manifestation de ce phénomène.

Dénitrification [directe. — En 1882, MM. Dehérain et Maquenne, après avoir étudié la fermentation butyrique (i) provoquée par la terre, démontrèrent que le Bacillus hutyricus (fig. 18) est un puissant agent de dénitrification, et qu'il suffit d'incorporer successivement des nitrates à une fermentation butyrique active pour voir se produire un abpndant dégagement à!a\ote et de frotoxydt d^a\ote.

Les gaz du ballon contiennent, en outre, de l'acide carbonique et de l'hydrogène. Il se forme aussi, aux dépens du sucre, des acides acétique et butyrique et de petites quantités d'alcool.

(i) Annales agronomiques^ t. IX, p. 5. On produit la fermentation butyrique en ensemençant, avec de la terre ou du vieux fromage, une solution contenant 3 grammes de sucre par litre, 50 ou 100 gr. de craie et quelques centigrammes de phosphate d'ammoniaque : le tout étant placé dans un grand baUon de plusieurs litres, muni d'un tube de dégagement assez large et maintenu à 30 ou 35 degrés.

Le Bacillus déni tri fie ans, étudié par MM. Giltat et Aberson, réduit les nitrates en donnant naissance à de Tazote et à de Tacide carbonique sans mélange d'autres gaz. Avec- le Bacillus pyocyaneus, les nitrates sont décomposés sans dégagement de gaz carbonique : il se fait

Fio. x8. — Bacillus butyricus.

alors du bicarbonate et du carbonate de potasse qui rendent le milieu alcalin (i).

Dans tous les cas, des ferments transforment les nitrates en azote libre : ce sont des dénitrificateurs directs.

Dénitrification indirecte. — La réduction des nitrates ne se fait pas toujours suivant le processus que nous

(i) Les réactions suivantes, dans lesquelles la matière organique est représentée par son carbone, symbolisent la décomposition des nitrates avec et sans dégagement d'acide carbonique : 4 (AzO'K) -h 5 C + 2 (H«0) = 4 (CO'HK) -4- CO« + 4 A2 4 (AzO»K) + 3 C + H«0 = a (CO'HK) + CO»K* + 4 Ai

FERMENTS DENITRIFICATEURS 203

venons d'indiquer ; il est des cas, en effet, où les ferments dénitrificateurs, vivant seuls ou en symbiose, donnent naissance à des nitrites ou à de l'ammoniaque... Ces régressions équivalent, en somme, à une hydrogénation à l'état naissant (i).

M. HÉRAÉus, en 1886, a signalé des cas de réduction partielle, sans mise en liberté d'azote^ chez le Micrococeus prodigiosus, le Staphylococcus citreus, le Bacillus anthracis et le Bacille typhique... MM. Burri et Stutzer ont isolé deux ferments nitrificateurs dont l'un vit en symbiose avec le Bacterium coli. Ici, le dégagement d'azote ne se manifeste qu'en présence des substances peptonisées ou amidées ; on peut admettre alors la formation des nitrites en un milieu acide, déterminant la mise en liberté de l'acide azoteux, lequel provoque la diazotation des fonctions amidées (2). En ce cas, l'azote dégagé comprend à la fois celui de l'acide nitreux et celui de l'amide. C'est un bel exemple de dénitrification indirecte.

Dénitrification dissimulée. — Que le nitrate soit réduit directement ou indirectement, la production de l'azote libre rend toujours le phénomène apparent, saisissable... Mais du fait qu'il ne se produit pas un dégagement gazeux d'azote, doit-on dire qu'il n'y a pas eu de réduction? Non... Certains ferments, après transformation des nitrates en nitrites ou en ammoniaque, absorbent ces composés et les utilisent pour leur développement. Le Bacterium agreste assimile les corps nitrés, par exemple.

(i) Nous avons vu que l'hydrogène se trouve parmi les produits formés dans la fermentation butyrique de la terre : ce gaz ne se formerait-il pas avec d'autres ferments? Si oui, il se pourrait que dans certains milieux la réduction des nitrates s'arrêtât aux premiers termes, sans donner lieu à un dégagement d'azote libre.

(2) Cette réaction aboutit à la formation d'un acide et à la mise en liberté de l'azote. L'urée [CO{kz}l^f] traitée par l'acide azoteux (AzO-OH) donne ainsi de l'azote, de l'eau et de l'acide carbonique :

CO < Azh' + A^oIoS = 4 Az + CO» + 3 (H»0)

a04 LES FERMENTS DU SOL

et le B, pneumonice s'accommode très bien de Tammoniaque formée dans la dénitrification partielle. L'azote employé à la nutrition de ces microbes rentre de nouveau dans la circulation sous forme organique. Et c'est en raison même de la disparition des produits azotés intermédiaires que la dénitrification se trouve alors dissimulée.

Considérations pratiques. — La dénitrification offret-elle, dans la pratique, de sérieux inconvénients? Les terres cultivées perdent-elles de fortes proportions d'azote? S'il faut en croire les agronomes allemands, la réduction des nitrates n'aurait pas lieu dans les milieux chargés d'oxygène; on suppose donc que les ferments réducteurs empruntent cet élément aux sels oxygénés qu'ils décomposent. M. Wagner a reconnu qu'une terre additionnée de boùse de vache perd une partie des nitrates qu'elle renferme et donne ainsi des récoltes moindres (1895).

M. Bréal (i) a montré, en 1892, que la dénitrification ' peut se produire, même à l'air libre : à 2 grammes de paille de blé (contenant o gr. 0097 d'azote organique) placés dans un verre avec 400 centigrammes d'eau, il ajoute peu à peu du nitrate de potasse. A la fin de l'expérience, il établit le bilan de l'azote, qui lui donne :

1° A\ote apporté à Vorigine : «» «'•

Par la paille 0,0097

Par le salpêtre 0,0260

Total. . . 0,0357

2*^ A^ote final retrouvé , . 0,0271

3° A^ote ayant disparu . . 0,0086

Avec la paille de mais et la luzerne, les résultats obtenus sont du même ordre.

(i) Annales agronomiques, t. XVIII, p. 181.

FERMENTS DÉNITRIFICATEURS 20 5

En additionnant d'amidon des liquides appropriés, où les ferments dénitrificateurs étaient apportés par de la paille, du crottin de cheval, du fumier frais ou de la terre, Dehérain a pu observer une réduction sensible des nitrates. Ces recherches Tont conduit à formuler les conclusions suivantes :

«Les ferments dénitrificateurs n'utilisent queToxygène des nitrates; en opérant dans des appareils disposés à recueillir les gaz dégagés, on a retrouvé presque tout Tazote introduit, soit à l'état libre, soit à l'état de protoxyde d'azote; l'amidon est brûlé et transformé en acide carbonique. La potasse du salpêtre passe à l'état de carbonate.

« L'action réductrice de ces ferments est naturellement plus énergique en vase clos qu'à l'air libre. Quand, dans une culture renfermant du nitrate de potasse, de l'amidon et quelques traces de phosphate potassique, on fait passer un courant d'air rapide, la réduction est très ralentie ; on finit pourtant par obtenir la réduction complète des nitrates si on ajoute de l'amidon à mesure qu'il disparaît...

« La terre additionnée d'amidon finit par perdre tous ses nitrates. Ainsi, sur loo parties d'azote nitrique, existant le 13 octobre 1896, il en est resté :

Le 31 octobre 1896 88,8

Le 2 décembre 1896 53,3

Le 24 décembre 1896 ^4,0

Le 20 décembre 1897 ....;.. 1,1

« Quand, au lieu d'amidon, on introduit dans la terre delà paille, la disparition est moins rapide.

« Quoi qu'il en soit, ces expériences démontrent clairement que la terre renferme des bactéries dénitrifiantes; et comme leur rôle est néfaste, qu'elles ramènent à l'état libre l'azote que les fixatrices d'azote ont engagé en combinaison, que si elles

ao6 LES FERMENTS DU SOL

dominent, la terre s'appauvrit d'azote au lieu de s'enrichir, il importe de bien connaître les conditions dans lesquelles disparaît le plus puissant des engrais azotés (i). »

Quelles sont donc les causes qui favorisent ladénitrification ? On peut signaler comme nettement favorables : V abondance des matières organiques et les excès d* humidité ou de sécheresse, MM. Wagner et Mœrcker, pensant que les fumiers et autres engrais organiques naturels apportaient au sol des ferments dénitrificateurs, conseillaient de traiter préalablement ces matières par des acides forts. Étant donné le nombre considérable de bactéries dénitrifiantes existant dans le sol, une telle opération serait dispendieuse et sans effet. Au reste, comme l'a très bien montré M. Warington, l'excès seul de matière organique est l'origine des actions réductrices.

Dans les terres gorgées d'eau ou fortement tassées, dans toutes celles, en un mot, où l'oxygène pénètre difficilement, les nitrates se décomposent toujours avec plus de rapidité. Pour s'en rendre compte, on peut, à l'instar de M. Bréal, faire passer continuellement les mêmes eaux de drainage nitratées dans un long tube de verre rempli de terre de jardin : les eaux riches, au début, s'appauvriront progressivement et ne donneront plus trace de nitrates après trois semaines.

L'excès de sécheresse, comme l'a reconnu M. Gius- TiNiANi (2), favorise également la dénitrification. Ainsi, des sols riches en nitrates, abandonnés à la dessiccation spontanée, laissent dégager de l'azote, bien que les ferments réducteurs soient dans un milieu aéré.

(i) Traité de Chimie agricole j p. 491.

(a) Annales agronomiques^ t. XXVII.

FERMENTS FIXATEURS D AZOTE 20*]

Mais dans les terres soumises à la culture doit-on redouter ces pertes? 11 ne semble pas qu'il y ait lieu de s'en préoccuper autrement; les régions superficielles, constamment aérées, remuées, pénétrées par les agents atmosphériques, sont par cela même dans des conditions nettement défavorables à la dénitrification. Seules, les couches profondes pourraient se prêter à la réduction, mais la fraction des nitrates entraînés à d'aussi grandes distances doit être très faible. De plus, les ferments y sont moins abondants.