RECHERCHES CONCERNANT LE DÉVELOPPEMENT DES PLANTES

Recherches sur la fixation de l’azote libre par les plantes. En commun avec M. Em. Laurent.

Comptes rendus, 1890, 1891 et 1892.

Annales de l’Institut Pasteur, 1892 et 1893.

À la suite de très remarquables travaux, Hellriegel et Wilfarth avaient montré définitivement que les Légumineuses possédaient la précieuse faculté de puiser des quantités d'azote souvent considérables à une source située dans l’atmosphère. C'était là un résultat capital tant au point de vue de la nutrition végétale qu’à celui de la pratique agricole. De plus, Hellriegel et Wilfarth avaient établi que l'absorption d'azote avait lieu sous l'influence d’êtres microscopiques vivant sur les racines des Légumineuses et y produisant ces nodosités particulières, bien connues des botanistes. [ls admirent que l’azote ainsi fixé était emprunté à l'azote Lbre et non pas aux combinaisons azotées de l'atmosphère. Mais sur ce point important il était légitime de conserver des doutes.

Les recherches de Hellriegel et Wilfarth, comme celles de leurs devanciers, reposaient sur la comparaison des quantités d'azote renfermées par les graines, les récoltes et les sols pris au début et à la fin des expériences. Cette méthode, inaugurée par Boussingault, permet bien de constater avec certaines plantes un gain d’azote prélevé en

dehors du sol et des graines; mais, quant à l’origine même de l'azote gagné, elle est impuissante à la prouver positivement. Elle ne montre pas si cet azote a été emprunté aux composés azotés ou à l’azote libre de l'air. Le raisonnement qui s’appuie sur la rareté de ces composés pour conclure à leur insuffisance comme source d’azote, est, pour des expériences faites en présence d’une quantité d’air illimitée, sans aucune force. D'ailleurs, tous les composés azotés de l'atmosphère ne sont peut-être pas déterminés. Celle-ci pourrait contenir, par exemple, rx de protoxyde d'azote, sans qu'aucun analyste ne l’eût aperçu. Les Légumineuses eussent été douées de la faculté spéciale d'absorber l'azote de ce composé et non l’azote libre, que’ toutes les expériences de Hellriegel et Wilfarth (sauf une peut-être, faite en vase à peu près clos) ne l’eussent pas révélé.

. Cette manière de voir était d'une sévérité nécessaire. La découverte ultérieure de nouveaux gaz, existant dans l’atmosphère à dose relativement élevée, est venue la justifier singulièrement, en prouvant qu’en réalité cette atmosphère n'était pas si parfaitement connue qu’on pensait.

Il restait donc encore, après tous les travaux faits, à tenter une démonstration rigoureuse et décisive de l’origine de l'azote fixé par les Légumineuses.

C’est en vue d’arriver enfin à une telle démonstration que, sur le conseil de M. Duclaux et avec la collaboration de M. Em. Laurent, les recherches qu'on va voir ont été entreprises.

Mérnoves suivies. — Les méthodes suivies présentent ici un intérêt majeur; il est utile d'y insister.

Il nous a paru qu'il fallait faire pousser des Légumineuses dans Les conditions où elles passaient pour fixer l'azote libre et constater cette fixation par la mesure, avant et après culture, du volume même de l'azote en présence duquel elles se seraiént développées.

Mais ce n’est pas tout. Si la fixation avait licu, serait-elle due aux plantes ou aux sols qui les auraient portées? Des expériences témoins permettraient d’en décider : à côté des sols avec plantes on aurait, dans des conditions identiques, les mêmes sols sans culture, et l’on vérrait, toujours par la mesure de l’azote libre mis en contact avec

(12) eux, si ces sols nus auraient fixé du gaz azote; dans le cas de la négative, on serait en droit d'attribuer aux plantes la fixation.

Enfin, pour ajouter encore à la force démonstrative de nos essais, nous avons recouru, non seulement à la mesure de l’azote libre, mais aussi, en même temps, à la méthode en usage d’ordinaire, rendue aussi précise que possible, consistant à doser l’azote, avant culture, dans les sols et les graines et, après culture, dans les sols et les plantes.

Les deux méthodes devraient s’accorder rigoureusement dans leurs résultats ; la seconde permettrait de retrouver dans les plantes, à l’état combiné, l'azote dont on aurait, par la première, constaté la disparition à l’état libre. Tout en se vérifiant réciproquement, elles conserveratent chacune son utilité propre : la seconde montrerait si les plantes avaient fixé de l'azote; la première, d’où viendrait véritablement l'azote fixé.

Appareils. —- On aperçoit les difficultés spéciales quise rencontrent dans l'exécution de la première méthode. Il faut faire vivre et se développer convenablement des plantes en vase clos, problème jugé malaisé par bien des physiologistes. Si l’on veut saisir avec précision la variation de l’azote libre, on est conduit à réduire le volume de l’atmosphère mise en rapport avec les plantes; dès lors, on ne peut ni introduire au début dans les appareils tout l'acide carbonique qui sera nécessaire à la végétation, n1 y laisser dans la suite tout l'oxygène qui se produira par l’accomplissement de la fonction chlorophyllienne. Il faut donc pourvoir à l'obligation de fournir peu: à peu le premier gaz et d'absorber le second de temps en temps dans la mesure voulue.

D'autre part, on ne peut guère abaisser la capacité des appareils au-dessous de 5lità ro't, si l’on veut laisser aux plantes la faculté d’acquérir le développement désirable; par suite, pour apercevoir une variation de quelques centimètres cubes dans le volume de l'azote, il est indispensable d'arriver à des moyens de mesure d’une haute précision.

Pour satisfaire à ces nombreuses conditions, nous avons été conduits à instituer tout un ensemble de dispositifs et de procédés entièrement nouveaux, qui ont trait à la forme et à l’arrangement général des

(13) appareils; à l'introduction et à la circulation des gaz, à leur extraction par le vide, à leur mesure rigoureuse, à leur préparation, à leur analyse (les détails sont donnés sur ces différents sujets dans notre premier Mémoire des Annales de l'Institut Pasteur, rappelé plus haut). La figure ci-contre (fig. 1) représente la partie essentielle des appareils,

Fig. 1.

EE, Morieu, GR

À grande allonge en verre, où les plantes se développent; eïlé est placée en dehors du laboratoire.

B sol humide, contenant une réserve suffisante de solution nutritive convenable, ce qui dispense des arrosages; la dose d’eau ne dépasse pas celle que le sol est capable de tenir en suspension, en sorte que ce dernier sera bien aéré et que l’eau, répandue en couche mince sur les éléments du sol, abandonnera sans aucune difficulté les gaz dissous, lorsqu’on fera le vide.

CCG voile léger qu’on abaisse, quand il y a lieu, devant l’allonge pour protéger les plantes contre une trop grande ardeur du soleil.

D cylindre métallique qu’on peut remplir d’eau tiède pour porter le sol à 25°-30° quand on fait le vide dans l’appareil; au cours de la végétation, il contient de la terre toujours humide, qui s'oppose à un trop fort échauffement du sol interne sous l'influence du soleil. Ce sol étant maintenu relativement frais, l’atmosphére, généralement plus chaude, de l’allonge n’est pas saturée, condition ordinaire où se trouvent les cultures à l’air libre.

E bâton de soufre destiné à absorber la vapeur mercurielle apportée par les gaz.

F entonnoir conduisant à l’intérieur du sol les gouttes d’eau qui tombent du tabe G quand on fait le vide; il empêche ces gouttes de bouleverser les graines semées et, dans certaines expériences, la mince couche de sable stérile étalée sur le sol.

G tube traversant un réfrigérant où l’on envoie de l’eau fraîche, lorsque, faisant le vide, on touche à la fin de l'opération.

H trompe à mercure; quand elle fonctionne, les gaz circulent dans l'appareil, suivant le trajet AGHKLA.

K tube coiffant l'orifice inférieur de la trompe.

LL tube de Bohème contenant de la planure de cuivre et pouvant être porté au rouge.

M, N, P, ©, R bouchon et joints noyés dans du mercure. R est le joint par lequel on fait le vide et l’on introduit les gaz au début d’une expérience. Moyennant certains tours de main, on peut ouvrir et fermer ce joint et le mettre en communication avec divers appareils, sans laisser pénétrer une trace d’air extérieur ni perdre une trace des gaz mesurés. (Ces simples joints, parfaitement étanches et établissant des liaisons souples entre les diverses parties des appareils, m'ont rendu les meilleurs services en beaucoup de cas. Il y a plus d’une étude que, sans eux, je n’aurais pas songé à aborder.)

S cornue à bicarbonate de sodium, pour la préparation d’anhydride carbonique pur; ce gaz est introduit, quand il convient, par le bas du tube K.

celle où s’opérait la culture. Le reste (pompe à mercure, absorbeur d'acide carbonique, dispositifs pour le transvasement des grands et petits volumes gazeux, volumètre, procédés de lecture et de correction par abaques, etc.), quoique concourant pour une bonne part à l’exécution et au succès d'expériences telles que celles dont il s’agit, demanderait trop d'explications pour être décrit iei.

ExÉCUTION D’UNE EXPÉRIENCE. — La marche d’une expérience est celleci. On sème les graines dans le sol; on adapte l’allonge au reste de l'appareil; on fait le vide rapidement et aussi parfaitement que possible, en s’aidant, à la fin, pour enlever les dernières traces d’azote, de purges à l’acide carbonique et à la vapeur d’eau vers 25° ou 30°. On introduit de l’oxygène pur, puis de l'azote pur (azote atmosphérique), ce dernier gaz ayant été mesuré avec la plus grande précision; il serait plus simple d'introduire de l’air bien mesuré et d'en déduire l’azote; mais en donnant séparément l'oxygène et l'azote, on évite la petite erreur pouvant résulter de l'incertitude relative à la composition de Pair. La végétation a lieu. Pour l’entretenir, on fait passer de l'acide carbonique dans l'appareil. On analyse fréquemment l’atmosphere interne. Quand l'acide carbonique manque, on en donne ; quand l'oxygène s'élève à un taux trop fort, on en absorbe une partie, en faisant, avec la trompe, circuler les gaz sur du cuivre, chauffé au rouge pour la circonstance. Finalement, on fait le vide. L’azote extrait

Cape) est Séparé des autres gaz et mesuré, à l’état libre, dans lé même volumètre qu’au début; on est ainsi dans les meilleures conditions pour

en saisir les moindres variations. D'autre part, on analyse sols,

graines et plantes, pour appliquer, ainsi qu’on l’a dit, la seconde méthode. |

Cet ensemble de dispositifs et de procédés, en dehors des résultats auxquels il a permis d'atteindre et qui vont être présentés, paraît constituer dans notre travail une part de quelque importance et méritait d’être signalé. Il représente une véritable méthode d’expérimentation susceptible d’être appliquée à bien d’autres recherches physiologiques que celles dont il s’agit actuellement.

EXPÉRIENCES DE 1890, suR DES LÉGUMINEUSES (Comptes rendus, 17 novembre 1890). — Nos premières expériences, exécutées en 1890, portèrent sur des Légumineuses (Pois nains). Les sols employés consistaient en sable quartzeux, imbibé d’une solution nutritive sans azote et stérilisé par la chaleur. Les graines semées furent arrosées avec quelques gouttes de liquide contenant en suspension des microbes de nodosités.

A la fin, la mesure de l’azote libre fit reconnaître, dans les atmosphères où les plantes avaient vécu, une disparition de 29°" ,r ou 366,5 de ce gaz pour l’une des expériences et de 25,9 ou 325,5 pour l'autre. Cet azote disparu fut, par la seconde méthode, aux erreurs permises près, retrouvé dans les plantes à l'état de combinaison. D'ailleurs un sol témoin sans culture n'avait pas fixé d'azote.

Les Pois avaient donc bien prélevé 325 ou 368 environ d’azote, c’est-à-direune quantité tout à fait supérieure aux erreurs d'expérience, sur l’azote libre de l'air.

La preuve de la fixation de l'azote libre était faite.

EXPÉRIENCES DE 1801, SUR DES LÉGUMINEUSES ET SUR DES PLANTES D'AUTRES FAMILLES (Comptes rendus, 30 novembre 1891). — Nos études ont été étendues, en 189r, à des plantes représentant, à côté des Légumineuses, des familles botaniques différentes.

Les dispositions ont été les mêmes que l’année précédente, si ce n’est pour lesol. Au lieu de sable quartzeux, nous avons pris une térre

(16) naturelle, à laquelle nous avons ajouté un peu de délayure de plusieurs autres terres: cela, en vue d'introduire les microbes, s’il en existait, susceptibles de produire la fixation d’azote chez les plantes non légumineuses.

Une première série d'expériences fit trouver, avec toutes les plantes, une notable fixation d’azote libre, mise hors de doute par la concordance des deux méthodes. Mais nous remarquâmes d’abord que, dans des expériences témoins, où les sols n'avaient reçu aucune graine, une fixation d’azote s'était produite, et, de plus, que tous les sols, compris les témoins, s'étaient recouverts, d’une façon plus ou moins complète, de plantes vertes inférieures. Enfin, ayant séparé la couche d’Algues d’une des expériences, nous y retrouvâmes tout l’azote fixé. Etaient-ce donc ces plantes inférieures, ces Algues, auxquelles il faudrait attribuer la fixation?

Une deuxième série d'expériences fut entreprise, dans laquelle on s'efforça d'éviter le développement des Algues; on y réussit par un artifice très simple, consistant à recouvrir la surface des sols, apres l’enfouissement des graines et l’arrosage avec la délayure des terres, d'une couche de quelques millimètres de sable quartzeux calciné, ayant pour effet de protéger les sols contre la lumière sans apporter d'Algues. Dès lors, aucune trace d’Algues n’apparut, et, sauf pour les Légumineuses, on n’observa plus d'absorption d’azote, ni par les plantes cultivées, Avoine, Moutarde, Cresson, Spergule, ni par les sols témoins. C'étaient donc bien les plantes inférieures qui avaient fixé l'azote dans la première série.

EXPÉRIENCES DE 18092 : 1° Expériences sur diverses plantes superieures (Comptes rendus, 3x octobre 1892). — Nous avons confirmé nos résultats antérieurs en nous appliquant à obtenir des plantes plus développées (Avoine, Colza, mélange de Graminées, Pommes de terre).

2° Plantes inférieures (Comptes rendus, 7 novembre 1892). — Nous avons institué des cultures spéciales d’Algues diverses. Ayant toujours en vue de nous rapprocher des conditions naturelles, nous avons semé ces Algues sur les sols d'expérience en nous efforçant de produire celles qui sont le plus communes dans les champs. Nous avons ainsi

(70 constaté, toujours par l'emploi des deux méthodes déjà décrites, que, dans plusieurs cas, d'importantes fixations d’azote libre s'étaient accomplies. Elles atteignaient des poids correspondant à une cinquantaine de kilogrammes d'azote absorbé par hectare et par an.

M. Bornet, qui a bien voulu déterminer les Algues venues, les a reconnues principalement pour des Nostocs. Mais nos cultures n'étaient pas pures et nous avons émis l'hypothèse que peut-être la fixation d'azote était le fruit du concours de plusieurs êtres. Les travaux effectués depuis lors par divers savants paraissent bien avoir établi l'exactitude de cette hypothèse. Quoi qu'il en soit de l'utilité du concours de plusieurs êtres, il est réalisé dans la nature, et la fixation de l'azote libre par les Algues peut dès lors s’y opérer dans une mesure très large.

Coxczusioxs. — De tout ce qui précède, nous avons tiré les conclusions suivantes :

1° Les Légumineuses sont réellement capables d'emprunter à l’atmosphère de l'azote à l’état Æbre. Cette conclusion, déjà énoncée par G. Ville, par Hellriegel et Wilfarth, trouvait dans nos expériences une base solide qui lui manquait’;

2° Il ya des Algues qui, à l’exemple des Légumineuses, jouissent de la propriété de prélever sur l'atmosphère de l'azote libre et de le faire passer dans leur prepre substance;

3° Dans les conditions de nos expériences, les sols nus, c’est-à-dire exempts de toute végétation apparente, n’ont pas fixé d'azote libre en quantité mesurable; l’Avoine, la Moutarde, le Cresson, la Spergule, le Colza, la Pomme de terre et diverses Graminées n’en ont pas fixé davantage, alors que, dans des conditions identiques, les Pois en fixaient abondamment.

Le fait de la fixation de l’azote par des Algues présente un intérêt qui n’échappera pas. Lorsqu'on songe à l’universelle diffusion de ces plantes sur la surface des sols, leur faculté d’absorber de l'azote libre apparaît comme devant tenir une place importante dans les faits agricoles. Dans ses recherches sur les assolements, Boussingault a montré

qu'il pouvait y avoir sur un domaine, même en dehors de toute culture S. 3

(18) de Légumineuses, excédent d'azote à la fin d’une rotation. MM. Läwes et Gilbert et M. Dehérain ont observé la même chose pour les prairies. Il faut vraisemblablement compter les Algues comme ayant une part considérable dans la production de cet excédent d’azote.

MM. Berthelot et André, MM. A. Gautier et Drouin, avaient déjà signalé la présence d’Algues dans des expériences sur la fixation de l'azote par les sols ou les Légumineuses. Des expériences de MM. A. Gautier et Drouin tout spécialement ét de celles de B. Franck on pouvait déduire qu’il y avait des Algues possédant la faculté d’absorber de l’azote emprunté à l’atmosphère sous une forme ou sous une autre. Nos méthodes nous ont permis de mettre cette faculté hors de doute et de montrer avec rigueur que la véritable source de l'azote fixé était l'azote libre de l’air.

Pour donner une idée du degré d'intérêt et de nouveauté que nos expériences parurent présenter à Pun des meilleurs juges, il me sera sans doute permis de citer le fait suivant. En 1892; M. Dehérain a publié une nouvelle édition de son important Traué de Chimie agricole, édition dans le corps de laquelle il exposait les différentes expériences faites sur la question de la fixation de l'azote. Au moment où l’Ouvrage allait paraître, 1l eut connaissance de nos recherches et nous fit l'honneur d’ajouter un Appendice à son Livre pour rendre compte de nos méthodes et de nos résultats,

Sur les échanges d'acide carbonique et d'oxygène entre les plantes ‘ et l’atmosphère.

Comptes rendus, 21 nov. et 5 déc. 1892; 27 nov, et 4 déc. 1893; 29 oct. 1900;

Annales agronomiques, 1893.

De nombreuses recherches ont été faites sur les échanges d’acide carbonique et d'oxygène ayant lieu entre les plantes vertes et l’atmosphère. On connaît, en particulier, celles de Boussingault, celles de MM. Dehérain et Moissan, Dehérain et Maquenne; celles de MM. Bonnier et Mangin ont présenté une importance toute spéciale.

Je me suis proposé d'étudier les échanges dont il s’agit dans des

: CFO)

conditions nouvelles, de manière à pouvoir répondre à une question que les recherches précédentes n'avaient pas visée et qui m'a paru intéresser vivement la nutrition végétale et, en même temps, la Physique du globe : quelle est, pour une plante entière et pour la plus grande partie possible de son existence, la résultante des échanges d'acide carbonique et d'oxygène qu'elle effectue avec l’air ambiant? Combien d'oxygène, au total, dégage-t-elle pour un volume donné d'acide carbonique qu’elle fait disparaitre?

Mérnopes Er Appareils. — J'ai abordé cette question par la méthode la plus directe, qui consiste à faire vivre des plantes en vases clos et à étudier les variations de l’acide carbonique et de l'oxygène enfermés avec elles.

J'ai employé aux expériences des appareils analogues à ceux qui ont été indiqués plus haut à propos des études sur la fixation de l’azote libre par les plantes.

Comme dans ces études, les dispositions étaient prises pour qu’on pût surveiller journellement par l'analyse la composition de l’atmosphère interne des appareils, introduire, quand il y avait lieu, de l'acide carbonique et absorber (sur du cuivre chauffé au rouge) l’excès d'oxygène produit par la végétation; de plus, je mesurais rigoureusement tous les gaz donnés et tous ceux qui étaient retrouvés à la fin, compris l'oxygène absorbé par le cuivre, de manière à obtenir par différence l’acide carbonique total décomposé et l’oxygène total produit par la végétation. Une expérience témoin, sans culture, permettait d'éliminer l’influence, extrêmement peu sensible d’ailleurs, du sol. On arrivait en définitive à connaître avec précision toutes les modifications de l'atmosphère dues aux plantes entières pendant telle durée qu'on voulait.

Si, dans ces recherches, on emploie des récipients à culture d’une capacité suffisante par rapport au poids de matière végétale formé, l'accroissement du taux pour 100 d'oxygène produit au cours de Îa végétation est modéré et 1! n’est plus nécessaire d’absorber une partie de ce gaz. Dès lors, on peut supprimer le cuivre et arriver à une disposition très simple, que j'ai souvent utilisée et qui est applicable à diverses études sur les échanges gazeux entre un être vivant et l’atmo-

sphère ambiante. Cette disposition, représentée ci-contre (/ig. 2), exige seulement des analyses de gaz précises, qu’on réalise avec l'eu-

A flacon ou autre récipient, pouvant résister au vide.

BAMSOUITE NE

CD conduit étroit.

E partie large soudée au tube vertical D.

F cuve à mercure, pouvant se déplacer entre des guides verticaux, non figurés sur le dessin. Quand on élève et abaisse verticalement, plusieurs fois de suite, cette cuve F, le mercure agit en E comme un piston et y appelle du gaz de A, sur lequel on peut prélever, pour analyse, un échantillon apprenant à un instant quelconque la composition de l'atmosphère interne.

G, H, L joints. Par L, on fait le vide quand il y a lieu et l’on introduit les gaz au début de l'expérience.

diometre, si l’on veut saisir comme il convient les variations de composition de l'atmosphère considérée.

VÉRIFICATIONS. — Je me suis astreint, plusieurs fois, à vérifier les résultats de l'étude des gaz par l’analyse des plantes et des sols. Ces vérifications ont été entièrement satisfaisantes.

RésuLraTs : 1° Plantes supérieures. — Opérant avec des plantes

(21) variées (Cresson à larges feuilles, Houque laineuse, Lin commun,

Moutarde blanche) ayant vécu de six à huit semaines, j'ai obtenu les résultats suivants :

CO? total disparu

O total apparu inférieures à l’unité et comprises entre 0, 75 et 0,90;

2° On sait qu'il entre dans la composition de la matière organique d’une plante entière un poids d'hydrogène supérieur à celui qui, avec l'oxygène de cette matière, formerait de l’eau. Ce fait important a été signalé par Boussingault dès 1838. Mes résultats en rendent compte. Car, s’il sort de la plante plus d'oxygène qu'il n’en entre avec l’acide carbonique, il faut bien que cet excès d'oxygène ait une origine; l'oxygène de l’eau assimilée par la plante peut le fournir, au moins en partie; d’où l’excès d'hydrogène constaté ;

3° Appliquant la méthode, laborieuse mais souvent féconde, qui consiste à tout mesurer, autant que possible, dans l’étude d’un phénomène, j'ai ajouté, pour l’une des expériences, à l’examen des gaz l'analyse complète des plantes récoltées. J'ai vu alors que l’oxygène de la matière organique des plantes dépassait celui qu’elles avaient pu gagner par leurs échanges gazeux et par l’assimilation d’eau; elles avaient dû, pour constituer leur matière organique, puiser de l’oxygène, non pas seulement dans les gaz carbonique et oxygène de l'atmosphère et dans l’eau, suivant ce qu’on indiquait d'ordinaire, mais aussi, et en proportion très notable, à une autre source. Cette source réside dans les sels oxygénés, sulfates, phosphates et surtout azotates tirés du sol. On a trop négligé ces sels jusqu'ici dans lPétude de la synthèse végétale.

1° Le rapport a présenté des valeurs constamment

2° Aloues. — Les essais ci-dessus, répétés sur diverses Algues, que M. Bornet a pris la peine de déterminer, ont encore donné (dans des conditions où aucune fixation d'azote libre n'avait eu lieu) un rap-

CO? Li © , = Al Le Là , , Là port 5 très inférieur à l’unité (0,7%). On est done ici en présence

d’une propriété qui n'appartient pas seulement aux organismes végétaux complexes.

3° Plantes alimentees en azote avec de l'ammoniaque. — Dans les expériences qui viennent d’être rapportées, les plantes avaient toujours été alimentées, sous le rapport de l'azote, avec des nitrates. C’est là un mode d'alimentation très commun dans les champs cultivés. Mais, dans bien des sols (sols de forêts, de landes, de prairies, etc.), la nitrification n’a pas lieu ou n’a lieu que fort incomplètement ; les nitrates sont, par suite, absents ou rares. Les échanges gazeux des plantes avec l'atmosphère en sont-ils modifiés ?

J'ai examiné le cas où l’on n'offre aux plantes, comme source d'azote, qu'un sel ammoniacal. L'utilisation directe de l’ammoniaque, sans transformation préalable en nitrates, est possible, d’après les expériences bien connues de M. A. Müntz et les vérifications récentes de M. Mazé. Pour qu'elle fût réalisée ici, il a fallu, en vue d’écarter les germes de la nitrification, opérer avec des sols et des gaz stérilisés, les graines étant d’ailleurs aseptisées avant leur entrée dans les appareils. Après culture, j'ai vérifié que les précautions prises pour empêcher la nitrification avaient eu leur effet : le sol, débarrassé aseptiquement de la récolte et abandonné à lui-même durant six semaines, se montra, au bout de ce temps, exempt de nitrates, et l’azote non assimilé par les racines fut rétrouvé, dans ce sol, à l’état ammoniacal.

On a vu plus haut que l’excès d'oxygène dégagé sur l'acide carbonique absorbé tient, en particulier, à la réduction des sels minéraux ürés du sol. Quand lammoniaque remplace comme aliment azoté l’acide azotique, on doit s'attendre à voir diminuer cet excès. C'est ce

LA d ’ m # O que l'expérience à montré. Elle à donné, pour le rapport —; les

valeurs 0,96 (Capucines naines) et o,97 (Sarrasin gris argenté), alors que, toutes choses égales, sauf remplacement d’azote ammoniacal par une dose égale d'azote nitrique, les mêmes plantes donnaient respectivement 0,90 et 0,91.

Il resterait à étudier le cas où l'azote est utilisé comme aliment par les plantes à l’état libre (Légumineuses, Algues). J'ai commencé cette étude. Il est à croire qu’elle conduira à un résultat intermédiaire entre ceux des cas extrêmes déjà examinés.

ConcLusroxs. — On voit d’une part que les échanges gazeux aui ses $

accompagnent la formation de la matière végétale sont en relation avec la composition minérale des dissolutions au contact desquelles vivent les racines.

D'autre part, on constate que, dans les conditions de nutrition réalisées, les plantes dégagént, en volume, plus d'oxygène qu’elles n'absorbent d'acide carbonique. Leur pouvoir de purifier l’atmosphère, découvert par Priestley, est, d’après cela, encore plus grand qu’on l'avait d’abord pensé. 14

Par une opération inverse, elles refont, en se décomposant après leur mort, les corps originels ayant servi à les édifier. Or on sait, par l'analyse des plantes entières, que cette décomposition, qui est essentiellement une combustion, doit consommer plus d'oxygène qu’elle ne fournit d'acide carbonique. Si ces deux phénomènes contraires de la construction et de la démolition de la matière végétale se contrebalancent de manière à maintenir constante la composition de notre atmosphère, on doit trouver que, dans leur ensemble, les plantes dégagent, pendant la vie, plus d'oxygène qu’elles n’absorbent d’acide carbonique ; c’est une condition nécessaire, je ne dis pas suffisante, pour que les deux phénomènes tiennent la place qui leur revient dans l’économie du monde.

Contribution à l’étude de la germination.

Comptes rendus, 10 juin 1895.

La question particulière que j'ai voulu examiner est celle des pertes d’azote pouvant se produire, à l’état gazeux, pendant la germination. Par l’analyse comparée des graines et des plantules, on avait trouvé déjà que ces pertes ne pouvaient être que faibles. J'ai appliqué à ma recherche la méthode, si précise, qui repose sur la mesure et l'analyse des atmosphères enfermées dans les récipients où vivent et se développent les êtres étudiés, êtres qu’il fallait ici, à l'inverse de ce qu'on à vu plus haut, débarrasser du gaz carbonique produit et approvisionner en oxygène. De plus, je me suis rapproché, autant que

possible, des conditions où s'opère la germination dans les champs. C'est ainsi qu'au lieu de la prolonger artificiellement, comme on le fait souvent, de manière à empêcher pendant très longtemps la fonction assimilatrice de s’accomplir, j'ai laissé les choses suivre leur cours normal, les graines étant enfouies à leur profondeur habituelle et le sol exposé au jour, ainsi que les premiers organes aériens des plantules, J'ai vérifié, à la fin, en déterminant la migration de l'azote provenant des graines, que la germination était à très peu pres parvenue à son terme. Expérimentant sur des graines de Blé et de Lupin, j'ai trouvé que leur germination n’avait pas entrainé une perte appréciable d’azote à l’état gazeux (moins de + de l’azote des graines pour le Lupin.)

Recherches entreprises en vue de savoir si l’argon joue un rôle dans la végétation.

Je me suis proposé d'examiner si, comme la plupart des autres éléments de l’atmosphère, l’argon jouait un rôle dans la synthèse végétale. Pour arriver à ce but, toute une série de recherches m'a paru utile. Il fallait d’abord instituer un procédé de dosage tres préeis de l’argon, puis déterminer la teneur en argon de l’atmosphère; enfin voir, dans des expériences spéciales de culture, siles plantes mettaient à profit l’argon en présence duquel elles se développaient. Tel est aussi le programme que j’ai suivi. Je conserve au nom d’argon son sens primitif, qui correspond à l’argon brut, comprenant ce que M. Ramsay appelle aujourd’hui l’argon et ses compagnons.

Dosace pe L’ARGoN ( Comptes rendus, 14 octobre'et 28 octobre 1895). — On est assez naturellement porté à doser l’argon, vu sa rareté relative, sur de grands volumes de gaz. Mais le maniement et la mesure précise de très grands volumes gazeux entraînent des difficultés et des inconvénients que connaissent bien les analystes habitués à opérer avec les gaz. En outre, si l’on doit expérimenter sur de grands volumes gazeux, les prises et Les transports des échantillons à

(25) étudier sont fort compliqués. Il est possible d’arriver, grâce à un ensemble de dispositifs dont la figure 3 représente une partie, à de

Fig. 3.

Volumèetre

£ Foxrrv, GR

A Volumètre d’où arrive peu à peu, quand il y a lieu, le gaz à analyser.

B Cloche mobile, pouvant coiffer l’orifice de la trompe ou se placer à côté de cet orifice.

C Tube desséchant à acide sulfurique.

DD Tube d'acier épais ou de porcelaine vernie, contenant une petite colonne de magnésium et une autre d'oxyde de cuivre et pouvant être chauffé au rouge; on vérifie qu’il tient le vide à cette température.

E Trompe à mercure. Elle permet au début d'obtenir le vide dans lappareil, puis de faire passer plusieurs fois les gaz en DD pour absorber convenablement l’azote, et, à la fin, de transvaser l’argon dans une petite cloche à gaz ordinaire, en vue de le purifier complètement par l’étincelle en présence de l’oxygène et de la potasse.

très bons résultats en employant seulement des volumes d’air relati-

vement faibles (rl à 11,5); de là résulte, dans l'exécution de l'analyse,

l’usage d'appareils de capacité restreinte, où 11 devient aisé de pro-

duire le vide, aussi bien avant l'introduction qu'après l'extraction S. 4

(26) du gaz à mesurer, ce qui constitue une ressource des plus précieuses.

On a toujours à séparer l’argon d’une grande masse d'azote auquel ilest mêlé. A l'exemple de lord Rayleigh et du Professeur Ramsay, j'ai absorbé cet azote par le magnésium chauffé au rouge. Mais l’absorption n’est pas instantanée. L'une des particularités du procédé consiste en ce qu'il permet de faire repasser le mélange d'azote et d’argon sur une faible quantité de magnésium jusqu’à l'entière disparition de l'azote.

Pour obtenir finalement l’argon tout à fait pur, on le soumet dans une cloche, en présence d'oxygène et d’un peu de potasse, à l’étincelle d’une bobine d'induction pendant quelques heures ; après quoi, on absorbe par le phosphore, à froid, l'oxygène restant.

Les vérifications désirables du procédé ont été faites.

RÉSULTATS DU DOSAGE DE L’ARGON DANS L'ATMOSPHÈRE. — UNIFORMITÉ DE LA RÉPARTITION DE L'ARGON (Comptes rendus, 14 octobre 1895 et 2 novembre 1896). — Étant en mesure de doser l’argon d’une façon très précise, j'ai cherché en quelle proportion il se présentait et comment il était réparti dans le milieu avec lequel les végétaux effectuent leurs échanges gazeux, c’est-à-dire dans l'atmosphère.

J'ai d’abord analysé des échantillons prélevés à Paris ou en Normandie, tantôt au niveau du sol, tantôt à 300" d'altitude; j'y at trouvé pour 100" d'azote et argon une moyenne de 1", 192 d’argon.

Puis M. J. Richard m'a rapporté, à la suite d’une campagne de la Princesse-Alice, des échantillons d’air provenant de régions toutés différentes (Méditerranée, Atlantique, Açores, Manche) et pris à des hauteurs allant jusqu'à 2275%; ils m'ont encore donné les mêmes chiffres. Enfin, un échantillon qui avait été prélevé par un ballon-. sonde à 15000 d'altitude et que M. Müntz avait bien voulu me prier d'examiner, a fourni une composition toute pareille.

On peut conclure de ces recherches que l’argon est, comme l'oxygene et l’azote, uniformément distribué dans l’atmosphère et qu'il s'y rencontre normalement, en tout lieu et à toute hauteur, à la dose de 1,192 pour roo%! d'azote et argon (ou de o"!,942 pour 100" d'air), avee une variation en plus ou en moins qui généralement n'a pas dépassé 5 et qui est à peu près de l’ordre des erreurs

(27) possibles. La proportion d’argon par rapport à l'azote serait-elle tout à fait constante, il n’y aurait pas lieu de s'en étonner, étant donné que l'azote et, on va le voir, l'argon ne prennent qu’une part restreinte ou nulle aux phénomènes chimiques ou vitaux capables de modifier la composition de notre atmosphère.

L’ARGON ET LA VÉGÉTATION (Comples rendus, 8 novembre 1897). Quelques analyses avaient été exécutées en Angleterre sur des substances animales et végétales en vue d’y rechercher l’argon ; on ne l’y avait pas rencontré. Je n’en avais pas trouvé non plus dans des échantillons de houille. Si les végétaux et des résidus de leur décomposition étaient réellement dépourvus d’argon, on pouvait être tenté * d'affirmer tout de suite qu'il n’intervenait pas dans leur synthèse. Mais, d’abord, les expériences concluant à l'absence de l’argon dans les matières d’origine végétale avaient été trop peu nombreuses; en outre, 11 ne manque pas de réactions auxquelles prennent part des corps qui n’entrent pas dans les produits formés ; il restait donc utile d’expérimenter sur la possibilité d’un rôle joué par Fran atmosphérique dans la végétation.

J'ai fait pousser 4 l’Avoine en vase clos, au sein d’une atmosphère artificielle composée d'azote, d'oxygène et d’acide carbonique, absolument exempte d’argon. L'azote avait été tiré de l’azotate d'ammonium. Les plantes ont pris un beau développement; l'absence de l’argon n’a paru nullement leur nuire.

Dans une autre expérience, j'at cultivé comparativement deux lots de Houqué laineuse, dans des conditions qui étaient identiques, sauf sur un point, savoir que pour l’un l'atmosphère était tout à fait dépourvue d’argon, tandis que pour l’autre elle en renfermait à peu près la proportion existant dans l'air ordinaire. Afin de rendre aussi satisfaisante que possible la comparabilité des deux lots, j'ai employé pour tous les deux le même azote chimique, tiré comme plus haut de l’azotate d’ammonium, et, quant au second, j'y ai ajouté un volume déterminé d’argon pur.

Les plantes se sont bien développées dans Les deux lots et sont devenues tout à fait semblables sous le rapport de l'aspect et du poids. L'influence de l’argon ne s’est pas fait sentir.

D'ailleurs, on a retrouvé dans l'atmosphère du second lot, à la fin

de l’expérience, tout l’argon qui y avait été introduit au début: done,

point d’argon consommé par les plantes en quantité appréciable. De plus, on a déterminé pour les deux lots le rapport

CO? consommé par les plantes.

O produit par les plantes ?

on lui a trouvé la même valeur pour l’un et l’autre lot; nouvelle preuve que les circonstances de la végétation n’y ont pas différé notablement, et que la présence ou l’absence de l’argon a été sans effet.

Ainsi, je n’ai pas aperçu que l’argon jouât un rôle dans la végétation.