L'analyse des cendres

Quoique les analyses qualitatives et quantitatives de cendres soient assez compliquées et absorbantes, j’engage vivement ceux qui veulent s’occuper d’études physiologiques à entreprendre ce genre de recherches. Les matériaux d’étude devront être d’abord nettoyés avec soin, débarrassés, . par exemple, de la poussière qui y adhère. Les racines fraîches seront alors découpées en rondelles que l’on enfile et que l’on suspend pour sécher, avec les feuilles et les tiges, dans une étuve chauffée à une température d’environ 50° G. Les racines seront réduites, après dessiccation, en une poudre assez grossière; les tiges et les feuilles séchées, découpées avec des ciseaux. Les graines desséchées à l’air seront broyées dans un mortier en une poudre grossière.

Proposons-nous, par exemple, de rechercher les éléments constituants des cendres fournies par les organes aériens du trèfle. Une grande quantité de plantes seront desséchées dans une étuve, découpées, et les morceaux, parfaitement mêlés. On en utilise environ 100 gr. pour l’extraction des cendres. La combustion se fait le mieux dans une grande capsule en platine; à défaut de pareille capsule, on pourra en employer une en porcelaine. Il faut veiller avec soin à ce que la chaleur ne soit pas trop intense, même pendant la combustion, qui s’effectue sous la flamme libre d’une lampe. Les cendres ne doivent jamais entrer en ignition. L’analyse des cendres se fera d’après la méthode de E. v.

(1) On trouvera des données exactes sur la méthode à employer pour l’analyse de l’eau dans : Tiemànn, Anleitung zur Untersuchung von Wasser , 1874, et Reichardt, Grundlagen zur Beurtheilung des Trinkwassers, 1880.

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Wolff (1), de l’efficacité de laquelle j’ai pu me convaincre à maintes reprises. Un gr. de cendres brutes servira au dosage de l’acide carbonique , ce que l’on peut faire d’une manière convenable au moyen de l’appareil de Dietrich (2), par exemple. Un autre gr. de cendres brutes sera traité par l’acide nitrique dilué, de manière à permettre le dosage du chlore dans la solution obtenue. Trois ou quatre gr. de ces mêmes cendres brutes seront ensuite déposés dans un ballon, et mouillés avec de l’acide sulfurique. On versera alors de l’acide chlorhydrique concentré sur ces cendres et on laissera digérer pendant quelque temps en provoquant un commencement d’ébullition. Tout le contenu du ballon sera versé alors dans une capsule en porcelaine et évaporé à siccité. Après un long séjour dans l’étuve, le résidu de l’évaporation sera mouillé avec de l’acide chlorhydrique concentré et repris par de l’eau. La partie insoluble (anhydride silicique, sable, charbon) sera recueillie sur un filtre dont le poids est connu, lavé soigneusement à l’eau chaude et pesé après dessiccation. Le contenu du filtre est porté dans une capsule de platine. Après l’avoir additionné d’une solution aqueuse de soude, on le fait bouillir plusieurs fois avec une solution concentrée de carbonate de sodium. Le liquide obtenu est filtré au moyen du filtre qui vient d’être employé, afin de déterminer par calcination le contenu en sable et en charbon du résidu convenablement lavé. La solution alcaline sert au dosage de l’anhydride silicique. Elle sera saturée par l’acide chlorhydrique, puis évaporée à siccité. Le résidu, additionné d’eau acidulée, sera porté à l’ébullition et on dosera l’anhydride silicique précipité.

Le liquide séparé par filtration du résidu d’anhydride silicique, de sable et de charbon, sera dilué jusqu’à un volume déterminé, 500 c. c. par exemple, et divisé par pesée en deux portions. Dans l’une, on dosera l’acide sulfurique, en précipitant à l’aide de chlorure de baryum du sulfate insoluble. Le filtrat sera alors traité à une chaleur modérée par l’ammoniaque, le carbonate et l’oxalate d’ammonium. Il y aura formation d’un précipité. Le nouveau filtrat est évaporé à siccité et le résidu, légèrement calciné, est chauffé avec de l’acide oxalique. Le résidu de la calcination est repris par de l’eau et la solution obtenue est traitée par l’acide chlorhydrique après filtration. On évapore de nouveau la solution ; on calcine légèrement le résidu et on détermine le poids du chlorure alcalin obtenu. On sépare le potassium du sodium de la manière ordinaire, c’est-à-dire au moyen du chlorure de platine. La seconde portion de la solution sera alors saturée approximativement par l’ammoniaque et traitée ensuite par l’acétate d’ammonium, afin de précipiter, sous l’action d’une chaleur modérée,

(1) Voy. E. v. Wolff, Anleitung zur ehern. Untersuchung landwirihschl. wichtiger Stoffe, 1875, p. 159.

(2) Voy. Dietrich, Zeitschriften f. analytische chemie , vol. 3 et 4. On peut se procurer l’appareil de Dietrich à la maison J. H. Buchler, à Breslau.

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du phosphate ferrique, pour calculer la teneur en acide phosphorique et en oxyde de fer d’après la formule Fe 2 (PO4)2. Le filtrat, additionné d’oxalate d’ammonium, est chauffé et le calcium se précipite. Le filtrat sera ensuite fortement saturé d’ammoniaque. Après un repos de 24 heures, le phosphate ammoniaco-magnésien est précipité. On le recueille sur un filtre, et, d’après son poids, il sera possible de calculer la teneur en acide phosphorique et en magnésium. Le filtrat serait traité parla mixture de magnésium, s’il contenait encore de l’acide phosphorique, ou par le phosphate de sodium s’il renfermait encore du magnésium.

En comparant les résultats fournis par les analyses quantitatives de cendres, on indiquera le contenu des matières végétales sèches en cendres brutes et en cendres pures (cendres brutes — acide carbonique, sable et charbon). On calculera aussi la composition centésimale, des cendres.

28. La nécessité, pour les plantes supérieures, de substances minérales et la superfluité du sodium et du silicium.

La manière la plus simple et la plus certaine de résoudre les questions qui vont nous occuper, consiste à faire usage de la méthode de culture dans l’eau; méthode qui a été décrite dans le § 1. Nous cultiverons des plantes de maïs, par exemple, dans une solution nutritive complète d’après le procédé indiqué. Cette solution contient du nitrate de calcium, du chlorure de potassium, du sulfate de magnésium, du phosphate de potassium et une légère quantité de chlorure de fer. Nous chercherons, en même temps, à cultiver une plante de maïs dont la germination s’est effectuée dans la sciure humide, en ne donnant à ses racines que de l’eau distillée. La végétation de cette dernière plante sera bientôt arrêtée. Au contraire, les matériaux d’étude dont les racines sont plongées dans une solution nutritive complète, continueront à croître vigoureusement. Dans mes expériences, la plante de maïs qui n’avait que de l’eau à sa disposition, ne parvenait pas à former plus de quatre feuilles. On voit par là, que les substances minérales sont indispensables pour le développement normal des végétaux. Quand les matières de réserve des graines peuvent être utilisées, la croissance des plantes dont les racines plongent dans Feau peut encore s’effectuer, mais d’une manière lente.

Comme la solution nutritive employée ne contenait ni sodium, ni silicium, l’expérience que nous avons entreprise nous apprend donc aussi que le sodium et le silicium ne sont point des éléments indispensables aux plantes. Il se pourrait cependant que le silicium soit absolument nécessaire à certains végétaux, aux diatomées, par exemple : algues microscopiques de couleur brune, que l’on rencontre souvent sur les pierres et les végétaux plongés dans l’eau, et dont les membranes

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sont fortement imprégnées d’anhydride silicique. Le silicium est certainement superflu aux graminées, mais il leur est peut-être utile? Il doit en être de même pour les équisétacées. La quantité de silicium qui imprègne les membranes des cellules épidermiques de ces dernières plantes, est, dans tous les cas, très importante, comme on pourra le constater de la manière suivante.

En examinant des lambeaux d’épiderme de la tige d ’Equisetum.arvense, on remarque une alternance de raies à stomates et de raies sans stomates. Celles-ci sont colorées en vert par suite de la présence de chlorophylle, les autres sont incolores. Les cellules épidermiques sont étirées longitudinalement et la structure de l’appareil stomatique est compliquée. Ce fragment d’épiderme est déposé ensuite sur une mince plaque de mica, recouvert d’acide sulfurique concentré et porté à l’incandescence dans la flamme à gaz ou à alcool. La lame de mica est placée, avec les cendres, sur un porte-objet et, après addition d’une goutte d’eau, on met une lamelle sur la préparation. L’examen au microscope laissera apercevoir un squelette siliceux montrant encore un grand nombre des détails de structure que la préparation présentait auparavant.

29. Nécessité absolue cle phosphore, de potassium et de fer pour les plantes

supérieures.

On cultive des plantes, du maïs par exemple, par la méthode de culture dans l’eau et par le procédé indiqué dans le g 1. La composition de la solution nutritive complète est quelque peu modifiée. Elle contiendra par litre, abstraction faite d’une petite quantité de chlorure de fer : 1 gr. de Ga (NO3)2 ; 0, 5 gr. de KC1 ; 0, 5 gr. de Mg SO4 et 0, 5 gr. de Ca3 (PO4)2 finement pulvérisé. Cette dernière substance se dissout difficilement dans l’eau et formera un dépôt dans les vases de culture. On prépare ensuite une solution ne renfermant point de potassium, en remplaçant le KC1 de la solution nutritive complète par 0, 5 gr. de NaCI, et une solution dépourvue de phosphore en remplaçant le Ga3 (PO4)2 par 0,5 gr. de Ga SO4. Il suffira de négliger d’ajouter du chlorure de fer à la solution nutritive complète, pour avoir une solution ne contenant point de fer. Les vases de culture, après avoir reçu leurs plantes de maïs, seront exposés aux mêmes influences extérieures, On observe que le maïs prospère à merveille dans la solution nutritive complète, et que les plantes cessent de croître dans les solutions où le potassium et le phosphore manquent, dès que la petite provision de potassium et d’acide phosphorique qui se trouvait dans la graine est épuisée. Le potassium et le phosphore sont par conséquent des aliments indispensables pour les végétaux. L’expérience faite avec la solution dépourvue de potassium nous apprend, en outre, que le potassium ne peut être remplacé par le sodium (qui lui est si

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proche parent au point de vue chimique), dans le phénomène de la nutrition chez les plantes supérieures.

Dans les solutions nutritives sans fer, les plantes produisent d’abord des feuilles vertes normales. Mais bientôt surgissent des symptômes de maladie. Les matériaux d’étude, quand la réserve en fer des graines est épuisée, deviennent notamment panachés et chlorotiques. Les feuilles qui se développent alors ne sont plus vertes, mais blanches, et en les examinant au microscope, on remarque qu’il n’existe plus de grains de chlorophylle dans leurs cellules. Si nous ajoutons quelques gouttes d’une solution étendue de chlorure de fer à la solution nutritive, les feuilles primitivement blanches verdissent en 2 ou 3 jours et la croissance des plantes s’accomplit normalement (1).

30. La nécessité de substances minérales pour les champignons.

Le développement des champignons, comme celui des plantes supérieures, est subordonné à la présence d’éléments minéraux assimilables. Pour démontrer cette proposition, nous instituerons des expériences de culture avec le champignon de la levure, le Sacharomyces cerevisiae.

Nous préparerons une grande quantité d’un liquide formé en dissolvant, dans 84 p. d’eau, 15 p. de sucre candi très pur et 1 p. d’acétate d’ammonium. On verse dans un certain nombre de ballons 100c. c. deceliquide. Le contenu du ballon a n’est pas additionné de substances minérales. Le ballon b reçoit : 0, 2 p. de KH1 2 PO4, O, 02 p. de Ca3 (PO4)2 et 0, 02 p. de Mg SO4; le ballon c : 0, 02 p. de Ca3 (PO4)2 et 0, 02 p. de MgSO4 ; le ballon d : 0,2 p. de Na2 BPO4, O, 02 p. de Ca3 (PO4)2 et 0,02 p. de Mg SO4. Les cols des ballons seront bouchés avec de l’ouate; les liquides, portés à l’ébullition, puis refroidis. On lave le mieux possible de la levure sèche et on verse dans chaque ballon 1 c. c. du liquide un peu laiteux obtenu. Le mieux sera d’abandonner ensuite les quatre ballons dans un thermostat à une température de 25-30°C.

Il se produit alors dans le ballon b une vive fermentation et une augmentation de levure, que l’on peut évaluer quantitativement en recueillant la levure produite sur un filtre sec et taré. Un léger trouble dans les liquides des ballons a , c et d (déterminé par le développement du ferment ou des bactéries) indiquerait la présence d’une petite quantité de matières minérales, c’est-à-dire de potassium, qui se trouverait vraisemblablement dans le sucre ou dans l’eau de levure. Dans tous les cas, la levure ne peut se développer normalement en l’absence de substances minérales dans la solution nutritive. Les expériences que nous venons d’instituer nous prouvent, en outre, qu’il ne peut se produire de végétation luxuriante de la levure ni de fermentation, quand on ne lui

(1) J’ai donné dans mon Lehrbuch der Pflanzenphysiologie la liste des ouvrages con-

cernant ce sujet.

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fournit point du potassium et que celui-ci ne peut être remplacé par le sodium (J).