RER

distribution floristique des Champignons et des Bactéries et se trouve en rapport étroit avec la biologie de ces végétaux.

Ajoutons enfin que la nature de la meilleure source d’azote peut varier pour un même être avec celle de la matière hydrocarbonée qui se trouve à sa disposition; c'est ainsi qu’en présence de glucose, le Monilia sito-

phila assimile le mieux les peptones ; avec le saccha-

rose ce sont les acides aminés, tels que l’asparagine, qui conviennent le mieux. De la même façon le Bacillus coli et le Bacillus subtilis assimilent l'acide nitrique en présence de glucose; ce mode de nutrition n’a plus lieu avec la glycérine.

2, Assimilation de l'azote libre

A. Microorganismes des Légumineuses

A la suite des expériences de BoussiNGauLzT sur le

rôle négatif de l’azote libre vis-à-vis des végétaux supérieurs, certains faits restaient sans explication et

nous avons déjà fait allusion à celui qui concerne les plantes de la famille des Légumineuses. De tout temps les agriculteurs avaient remarqué que la culture de ces végétaux (Luzerne, Trèfle, Sainfoin...) constituait pour le sol un véritable amendement ; le Blé,

semé après elles, se développait beaucoup mieux,

même lorsqu'on ne procédait pas à une fumure artificielle ; et cependant les plantes avaient" été fauchées plusieurs fois et le foin qui en résultait se trouvait avoir enlevé une notable quantité d’azote.

BoussinGauLT a donné des nombres relatifs à l’excé-

sr ae

dent de l’azote des récoltes sur l’azote des FUI dans la série d’assolements suivants :

Azote (kg.) par hectare PE tre AE RUE Récolte Fumure Excédent .

Assolement de 3 ans (Blé, | jachère, Blé). les F 1.

. Assolement de ans(Pomme |} de terre, Blé, Trèfle, Blé). £ BE PSN Culture continue de Luzerne |} 05 x LÉ 036

pendant 5 ans.

La différence est toujours positive en faveur des récoltes et.on ne tient Le compte de l'azote qui a été entraîné par les eaux à l’état combiné ou qui disparaît par dénitrification ; on ne tient pas compte, il est. vrai, dé l’ammoniaque et de l'acide azotique apportés à la terre par les pluies ; mais cette quantité ne peut expliquer les excédents signalés et particulièrement celui qui concerne la culture continue de Luzerne, sans addition d’engrais.

BoussixGauzTr avait d’ailleurs remarqué, dans les expériences que nous avons rapportées précédemment, et qui étaient relatives à la fixation possible de l'azote libre par les plantes supérieures, que, lorsqu'il se produisait une légère augmentation d’azote, elle se

-rapportait toujours à des cultures de Légumineuses.

G. Vrzze avait tort d’admettre une assimilation de

l'azote libre de l’air par toutes Les plantes supérieures,

BoussiINGAULT avait tort de son côté de ne l’admeitre

pour aucune.

Une série d'expériences ne tardèrent pas à préciser que les Légumineuses se comportent très différem-

ment des autres plantes vasculaires vis-à-vis des engrais azotés ; si, répétant par exemple l'expérience de Wacxer, nous cultivons parallèlement des Pois et de l’Avoine dans les trois sols suivants : 1° sable sans : engrais ; 2° sable avec sel de potassium et phosphate ; 30 sable avec sel de potassium, phosphate et azotate; __ nous constatons (fig. 24 et 24 bis) que l’Avoine ne se développe bien que dans le troisième lot ; le Pois au contraire se développe aussi bien dans le deuxième lot que dans le troisième ; il n'est donc pas nécessaire de fournir à cette dernière plante, comme on doit le faire pour , l'Avoine, de l'azote combiné . et on est amené à voir dans

Fig. 2h. — Cultures d’Avoine sur des milieux sans engrais (O), avec potassium et phosphore (KP), ou avec potassium, phosphore et azote combiné (KPN).

J'azote combiné ou libre de l'air un aliment pour les Légumineuses. LAS Mais par quel mécanisme s'effectue cette fixationr

É… TN AA eee NE Tee MOST AU LA . NUTRITION AZOTÉE DES VÉGÉTAUX HÉTÉROTROPHES 133

On l'a d’abord expliquée par le développement relativement grand du feuillage qui absorberait ainsi des

É Fig. 24 bis. — Cultures de Pois sur des milieux sans engrais (O0), avec potassium et phosphore (KP), ou avec potas-

sium, phosphore et azote combiné (KPN).

quantités relativement considérables d'azote combiné de l'air: mais c’est en 1886-88 qu'HELLRIEGEL, puis 4 Hervrwcez et WicFarTH mirent en évidence Ja

EE à

manière dont les Légumineuses intervenaient vis-àvis de:l’azote libre, |

Les auteurs établirent successivement les faits suivants :

Les Légumineuses, comme l'expérience que nous venons de rapporter l'a montré, ne se développent: pas toujours proportionnellement à la quantité de composés azotés assimilables qui sont mis à leur disposition, comme c’est le cas pour les autres plantes.

Les Légumineuses sont capables de se développer sans azote combiné si la terre n’est pas stérilisée ; quelquefois cependant un certain nombre de plantes d’une culture restent rabougries au

milieu des autres qui offrent un développement

normal.

Les Légumineuses sont par contre incapables de se

développer dans un sol dépourvu d'azote combiné et qui a été stérilisé au préalable.

Si cette même terre stérilisée est additionnée d'une petite quantité de délayure d’un sol où ont été cultivées des Légumineuses, le développement devient intense et bien homogène ; la récolte en matière sèche et en azote est considérable. |

L'expérience précédente ne donne plus aucun résultat avec une délayure de terre de Légumineuses portée au préalable à 70°. |

Ces expériences ont été effectuées dans des vases de 4o centimètres de haut, de 15 centimètres de diamètre, contenant 8 kilos de sable additionné de phosphate de potassium, de sulfate de magnésium et de chlorure de calcium ; si on les ensemence

avec du Lupin, on obtient les rendements suivants en azote :

gr.

( Addition de terre de Lupin non Sol non stérilisé. SUÉPLÉISC CAN ATRT à PRE:

l — — — SLérilisées — 0,008 Addition de terre de Lupin non Sol stérilisé \ MÉDUSÉCRON EST, ... . + 0,979 à 100° —— — Arles — 0,012 | Pas d’addition de terre de Lupin. — 0,080

Avec des plantes autres que des Légumineuses telles que le Chou, l’Avoine, le Chanvre on n’obtenait rien de semblable,

Parallèlement à ces faits, relatifs à l'intensité du développement des plantes envisagées, HELLRIEGEL et WIiLFARTH ont constaté que dans une terre normale les racines des Légumineuses présentaient des renflements très particuliers résultant de la transformation de certaines radicelles et appelés tubercules radicaux (fig. 29); ils sont d'autant plus nombreux qu’il existe dans le sol moins d'azote combiné. Ils n'apparaissent qu'à une certaine phase du développement de la plante ; celle-ci, lorsqu'elle a épuisé les réserves. con-

tenues dans les cotylédons, jaunit et paraît souffrir ;

elle passe par une période critique qui a été dénommée faim d'azote ; si la plante continue à dépérir on constate qu'elle est dépourvue de tubercules radicaux ; lorsqu’au contraire ceux-ci font leur apparition la végétation reprend son allure normale ; la période de croissance définitive est donc toujours précédée par l’apparition des tubercules. j

Ces tubercules ne se rencontrent pas sur les racines des Légumineuses mises à germer dans une terre stéri-

TZ ne Po NS à RFA 1e, C7 LITTLE TTAIEES il ie, .

lisée ; ils ne s’observent au contraire qu'après l'addition

à ce substratum de délayure de terre de Légumineuse ; si par hasard un pied reste chétif au milieu des autres, on constate qu’il s’agit précisément d'une plante sur les racines de laquelle les nodosités font défaut.

Il existe donc pour les Légumineuses un rapport étroit entre leur développement, leur rendement en azote et l'existence sur leurs racines de nodosités spé- ciales. Ce rapport a été expliqué par la mise en évidence de la nature biologique des tubercules radicaux, qui . correspondent à une symbiose entre la plante et un

microorganisme qu'on a appellé le Rhizobium radici-

cola Beyer. ou Rh. Lequminosarum.

\ ie

Tape

tte el 0 ORISRES

Les radicelles hypertrophiées qui constituent les

nodosités sont courtes, d’abord blanchâtres, puis rosées, surtout vers le centre ; elles varient un peu de forme avec les diverses Légumineuses ; c’est ainsi que chez le Pois elles sont ordinairement ovoïdes, isolées ou fusionnées par 2 à 4 (fig. 25, E); chez le Lupin elles sont plus volumineuses et ordinairement sphériques (fig. 25, A). Leur structure est essentiellement différente de celle des racines normales ; elles sont polystéliques (fig. 25, C) et tout leur parenchyme central a ses cellules remplies de nombreux individus du microorganisme symbiotique. |

Le Rhizobium a été étudié par -WoRoONINE, PRILLIEUX, etc.., et cultivé par BerseriNor ; les cellules qui le constituent ont quelques x de long et 1 x de diamètre transversal ; elles ont l'aspect de bâtonnets simples ou bifurqués en V ou en Y (fig. 25, C) ; on les a appelées quelquefois des bactéroïdes et il semble bien que l'organisme en question est voisin des Myxobactéries.

DR CT PR OR CE AE ASE AUS lee SE

es Ne sue:

Les éléments sécrètent une matière mucilagineuse

Fig. 25. — A, nodosité de Lupin; C, bactéroïdes des nodosités. D, nodosités de Fève; E, nodosités de Pois; B, coupe trans” . versale d’une nodosité de Fève.

138 "CYCLE DE L'AZOTE formant des sortes de cordons qu'on a pris quelquefois pour des filaments mycéliens.

Le Rhizobium se cultive aisément, par exemple dans du bouillon de Haricot auquel on ajoute du saccharose, un peu de chlorure de sodium, puis du carbonate de sodium en quantité suffisante pour opérer la neutralisation. On peut employer pour réaliser cette culture, la technique suivante. On stérilise une nodosité en la traitant pendant vingt minutes par une solution de sublimé à 1 p. 1000, puis on la lave à trois reprises dans de l’eau distillée stérilisée ; on broye ensuite la nodosité à l’aide d’un agitateur flambé, en présence d’un peu d’eau, et, à l’aide d’une pipette stérilisée, on prélève quelques gouttes de la pulpe obtenue et on les porte sur le milieu nutritif que nous venons d’indiquer ; dans ces conditions on obtient surtout la forme bacillaire, mais l’organisme est très polymorphe et l'aspect sur lequel il se présente est essentiellement variable avec la composition du milieu nutritif et l’âge des cultures.

Le microorganisme s’inocule aisément aux Légumineuses à partir des cultures, comme à partir des tubercules eux-mêmes. Une certaine spécificité paraît d’ailleurs exister entre les organismes qui se développent sur les différentes espèces de Légumineuses ; le

Pois s’inocule avec des cultures faites à partir de

nodosités de la Féve, de la Gesse, du Trèfle, mais plus difficilement avec le Rhizobium provenant du Lupin; le Soja ne présente de tubercules qu'en pré-

sence de terre du Japon, son pays d’origine ; le Robi-.

nier n’est pas infecté par les organismes du Pois ou du Lupin, mais l’est par ceux du Cytise.

Lorsqu'on procède aux inoculations par arrosage du sol on constate que les nodosités ne se constituent que dans les parties supérieures du sol (1/3 environ des racines); cela tient à ce que les bactéries contenues dans le liquide sont retenues par les particules ter-

, Treuses.

Démonstration directe de l'assimilation de l'azote libre par les Léqumineuses. — Certains doutes subsistaient cependant après les travaux d'HELLRIEGEL et Wicrarty, surtout en ce qui concerne l’origine de l'azote qui n’était attribuée à l'azote libre de l’air que par élimination; ces doutes furent levés par les expériences de ScaLossixG fils et LAURENT en 1892. Des Pois étaient cultivés sur du sable calciné, placé dans une allonge qui communiquait par sa partie supérieure avec des appareils à absorption. L’enceinte étant parfaitement close on y faisait le vide et on y introduisait des volumes connus d’azote, d'oxygène et de gaz carbonique ; on y faisait arriver de temps à autre du gaz carbonique et on supprimait l'excès d'oxygène en faisant passer l'atmosphère sur du cuivre porté au rouge.

Les Pois, stérilisés, étaient arrosés avec le contenu

de quelques tubercules radicaux ; après la culture on

faisait le vide à nouveau et on évaluait l’azote restant ; la différence avec l'azote introduit etl’azote restant correspondait à la quantité d’azote assimilé par les Pois.

: Cette méthode d'évaluation de l’azote assimilé a été appelée par les auteurs la méthode directe; par une

seconde méthode, dite indirecte, on évaluait l'azote

- emprunté par les plantes au milieu extérieur en fai-

sant la différence entre l'azote total contenu dans le sol à la fin de l'expérience et dans la plante développée d’une part, et celui qui existait au début dans le sol

et dans la graine d'autre part; les nombres obtenus par ces deux méthodes sont les suivants :

Méthode directe.

AZOLC INITOUTILIE PR Ur ee 2 68r cm 2

= TES LAN ET ER ST Mes. 00e ET = disparu "45% 0 2" eo cn 0001 0meE

Méthode indirecte.

QUE k mgr.

; \S 3 Azote au début. CAR NES es ee 32 mgr. 6 : (ESC PE MER INR EE ET EI + ee 4 Plante LENS TASSE ee 7e ; Excédent. . ho mgr. 5

La concordance est des plus satisfaisantes et c'est bien l'azote libre de l'air qu’on retrouve dans la plante ; on voit d’ailleurs que le sol lui aussi s’est enrichi en azote combiné au cours de la culture.

Il n'y avait pas trace de fixation de l’azote libre si on ne procédait pas à l’inoculation par le Rhizobium et, incidemment, les auteurs ont montré que les plantes n’appartenant pas à la famille des Légumineuses n'absorbaient pas l'azote gazeux; c'était, pour ces végétaux, une nouvelle confirmation des conclusions de BoussiNGauLT.

L'analyse des tubercules radicaux montre d’ailleurs qu'il y a emmagasinement d’azote à leur intérieur ; c'est ainsi qu'on trouve pour le Pois, considéré au moment de la floraison, les quantités suivantes d’azote,

correspondant à des substances protéiques ou à des acides aminés tels que l’asparagine :

Racines sans nodosités. . 1,6 d'azote p. 100 de matière sèche Racines avec nodosités. . 5,2 — —

On a trouvé dans les tubercules de la Lentille jusqu’à 7,5 p. 100 d’azote, ce qui correspond à la quantité énorme de 47 p. 100 de matières protéiques,

alors qu'il n’en existe que 5 p. 100 dans les racines saines.

Voici d’ailleurs les résultats d'analyses faites par BrÉAL en ce qui concerne la teneur en azote pour 100 de matière sèche des nodosités de diverses Légumineuses, comparée à celle des racines normales,

. Tubercules Racines

SNS ER D M CEE © T 2,30 Lupin M TE PE 390 0,80 Haneot | Avant la floraison. 3,80 —

-} Après la floraison . h,60 2,90 Lentille. . REV Ss 7 1,80

Dans les conditions naturelles d'infestation le Rhizobium pénètre par les poils absorbants de la racine, dans lesquels on reconnaît des cordons muqueux, correspondant à des colonies du microorganisme., La formation des nodosités sur les racines des Légumineuses est liée d'autre part à diverses conditions réalisées par le sol. C’est ainsi qu'elle est favorisée par une faible teneur en azote combiné, en nitrates particulièrement ; si la plante a à sa disposi- tion une telle source d'azote, elle se défend contre l'attaque du parasite qu'est le Rhizobium; inversement

lhumus, la chaux et le phosphore favorisent le développement des tubercules radicaux.

Il existe enfin des degrés dans la virulence de la bactérie et on a pu signaler l’existence de races physiologiques dans la création desquelles la nature du sol intervient.

Les recherches de BerseriNcrk ont montré que les microorganismes isolés ‘des nodosités des différentes espèces de Légumineuses présentaient également des différences sensibles au point de vue morphologique, par exemple dans leurs dimensions et dans leur forme ; il s’agit de variétés voisines, appartenant à une même espèce et correspondant à des adaptations à des hôtes différents. Ces différentes variétés sont d'autre part plus ou moins sensibles à l'acidité du sol, à sa teneur en calcaire ; en ce qui concerne la première condition, B. FreD et A. DavexporT ont montré que les limites de l'acidité sont exprimées pour différentes variétés de Rhizohium par les valeurs suivantes de Px :

Luzorne,Tréfle. Jeter TR ER A RSR A POS, : Veste. ral TT RO T Fève ae aire Torre Le h,2 E UPS MR a AO REPÉRER EE 3,19

Les recherches de M. PrucHA (1915) et de Wizsox sur les organismes symbiotiques des tubercules radicaux du Pois du Canada et du Soja ont précisé l’influence de certaines conditions sur la formation de ces nodosités ; elles se produisent en plus grand nombre à l'obscurité qu’à la lumière et les différentes substances nutritives agissent de façons variées ; c’est ainsi qu'en ce qui concerne le Soja les nodosités se

trouvent favorisées par les phosphates, le calcium, de nombreux chlorures et plusieurs substances organiques, telles que les sucres, les acides oxalique, lactique et nitrique, la caféine ; elles diminuent au contraire en nombre ou cessent complètement de se former sous l’action des nitrates et des sels ammoniacaux ; les auteurs ont montré de plus que la formation des tubercules radicaux est favorisée par une grande teneur en eau du sol; leur nombre va régulièrement en croissant quand cette teneur prend des valeurs comprises entre 25 et 75 p. 100.

Mais, s’il est établi que c’est à la symbiose du Rhizobium et des racines de Légumineuses qu'est due l'assimilation de l'azote libre de l'air, quelle part revient dans le phénomène à chacun des constituants ?

L'étude des cultures pures de la bactérie conduisit tout d’abord à la conclusion qu’à l'état isclé le Rhizobium n’est capable que d’absorber de très petites quantités d'azote (BeïsErINCKk, FRANCK, BERTHELOT). Mazé (1897), à la lumière des expériences de WinocrADpsky . et de Kossowrrcx sur d’autres organismes, a montré qu'il s’agit ici d’une question de milieu de culture. Si on donne au Rhizobium une quantité suffisant: de . sucre, il utilise des quantités appréciables d’azote - gazeux; c’est ainsi qu’une culture a donné comme . teneur en azote, au début et à la fin:

Sucre Azote AGDE TUE. re à 9) 8T; 0 70 mgr.

ATLAS UE A o — 5 118 — Différences, . , . , —3 gr. + 48 mgr.

. c'est-à-dire qu’il y a eu environ 1 gramme d'azote fixé

pour 60 grammes de sucre consommé, et, d’une manière générale, la quantité d'azote libre utilisé s’est montrée proportionnelle à la quantité de sucre disparu.

On comprend alors ce qui se passe dans le cas de la symbiose qui s'établit entre les Légumineuses et le Rhizobium; celui-ci prend à la plante une partie de son sucre et, au début, de son azote combiné ; puis, à partir de l'énergie libérée par la destruction du sucre, il réalise la synthèse des substances azotées à partir de l'azote libre.

Cette symbiose peut d’ailleurs se transformer en un véritable parasitisme pour la Légumineuse; c'est ce. qui arrive lorsque le microorganisme se développe trop abondamment et soustrait par suite trop de sucre à la plante; il n’est pas rare de voir par exemple des Pois souffrir et même périr du fait de la formation d'un trop grand nombre de nodosités ; ce phénomène se produit en particulier à la suite d'infections tardives, au mois de juillet, et surtout dans les sols riches en humus.

Ainsi se trouve définitivement expliquée la qualité

de plantes améliorantes reconnue de tout tenrps aux

Légumineuses, dont la culture équivaut pour le sol à une fumure azotée.

On connaît du reste des productions analogues aux nodosités qui viennent de nous occuper chez des plantes appartenant à des familles très différentes;

c’est le cas des racines d’Aulne dont les radicelles se

transforment aussi en tubercules ordinairement associés en assez grand nombre et dus à la pénétration du Frankia Aln (fig. 26). Des formations semblables …

7% * Ex DATA AE ; | 4

|. NUTRITION AZOTÉE DES VÉGÉTAUX HÉTÉROTROPHES 145 sont connues sur les racines de diverses Eléagnées, telles que l'Hippophae rhamnoïides, les Eleagnus, et sur celles de Podocarpus.

Noge aconclu de ses recherches(1904) quele Frankia

Fig. 26. — Nodosités provoquées sur les racines d’Aulne par le Frankia Alni.

Alni est capable, tout comme le Rhizobium radicicola, d'assimiler l'azote libre ; il en est peut-être de même

A ae 2 + ds DE 7e Vie RER "QN ? Deer RO à

146 TA CYCLE DE L’AZOTE | des mycorhizes, sans que la chose soit démontrée expérimentalement; c’est le rôle que leur assigne Franx d’une manière hypothétique; ces symbioses radiculaires fungiques expliqueraient ainsi à la fois la reprise de l'azote de l'humus des forêts qui ne nitrifie , pour ainsi dire pas et l’enrichissement de ces forêts en azote aux dépens de l'air; mais nous allons revenir sur ce dernier point. > Nitragine. — Aussitôt acquise la notion de la fixation de l'azote libre par le Rhizobium, on a cherché à tirer parti de ses propriétés en agriculture. On a d’abord cherché à obtenir de bonnes récoltes de Légumineuses par enusemencement des bactéries symbiotiques dans des sols pauvres, et on a effectué cet ensemencement par addition de terre de Légumineuses; mais la nature chimique de cette terre ajoutée est apparue comme jouant le rôle principal. | Puis on a cherché à remplacer la terre de Légumineuses, dont le transport est coûteux {il en fallait au moins une tonne à l’hectare), par des cultures artificielles (nitragine). Ho8se et HiLTNER ont cultivé, en les mélangeant, les bactéries de différentes espèces de Légumineuses sur un milieu gélosé qu'il suffisait de délayer dans l’eau; on aspergeait les graines et on arrosait la terre; les résultats obtenus furent incertains et, malgré les perfectionnements qu'on a cherché à introduire et de nombreux essais effectués en Allemagne, en Amérique et en Suède, l'efficacité du procédé est restée fort douteuse.

B. Fixation de l'azote libre par les bactéries du sol

En ce qui concerne la nutrition azotée des végétaux, il est d’autres faits que celui qui a trait aux Légumineuses qui restent sans explication. Si nous considérons par exemple le sol d’une forêt, nous constatons qu'il s'enrichit continuellement en azote, malgré les coupes effectuées et malgré l’absence de Légumineuses ; on a pu évaluer à 5o kilos la quantité d'azote qu'une forêt de Hêtres accumule par an à l’hectare ; c'est une quantité qui est sans rapport avec les poids d'ammoniaque et d'acide nitrique apportés par les pluies.

Une expérience d’Hevrx (1897) montre en petit cette fixation d’azote dans les forêts ; des feuilles de Chêne, entassées à l'air dans une caisse dont le fond est recouvert de calcaire, ont donné les quantités sui- . vantes d'azote total au début et à la fin de l’expérience, rapportées à 100 de matière sèche :

Atdébhr.-ie. Ex,100: 1 à SR AN NET 170 CAE Te Que

De même dans les montagnes les prairies peuvent présenter jusqu’à 9 grammes d’azote par kilo de terre, sans qu'on leur en restitue, et malgré l’azote enlevé

sous forme de viande et de lait ; c’est encore un phéno- - mène semblable qui s’observe pour les terres en ‘jachère et dans lesquelles on constate une accumula-

tion d'azote combiné. Est-ce l'azote libre de l’air qui

est encore fixé dans ces diverses conditions et par quel mécanisme ?

BERTHELOT (1885) observa que de la terre pauvre

en azote combiné, mise dans un vase placé lui-même dans une chambre close, où on était par conséquent à l'abri de l’azote combiné apporté pâr les pluies ou par les poussières, présentait les quantités d’azote suivantes par kilo :

Au débute. Lee CR NRC FAT Tone 70 MOIS ,. +, + +7 93 — (Ramos PE RE SN EPES

Il yavait donc eu, au bout de dix-sept mois un gain de 47 milligrammes, ce qui correspond à 66 p. 100 de la valeur initiale; 1/5 à peine de cette augmentation correspondait à de l'azote nitrique.

Si d'autre part on répétait l'expérience en vase clos et après avoir porté la terre à 100° on n’observait plus de fixation d’azote ; celle-ci s’effectuait donc par l'in-

termédiaire de microorganismes. Restait à déterminer

la nature de ces êtres fixateurs d’azote libre,

Bactéries anaërobies. — C’est WixocraDpsxy qui y réussit (1893) ; il ensemença avec des traces de terre le liquide suivant qui ne comprenait pas trace de substance azotée : |

PLAT. ET ee en 00 M Le RP OR AO DOC LP SGD à PRE DE D POUR MS ri AT DOME MERE O PRE TN Al Oo — 5 Na CS RE PEAR RE LE PRES O — OI SONFEPE 7 EE RM NES ES ER 0:— "01 CARUICORG SE ET PME EE 30 —

et qui était neutralisé à l’aide de carbonate de calcium ; dans ce milieu qui ne contenait que les traces d'azote entraînées par le semis de la terre, il se déve-

MA

us * + ÿ # à | 7. ap k - r 72 & :

D. loppait plusieurs espèces de bactéries et, après avoir

idium pastorianum; cultures : jeune (en haut)

Fig. 27. — Closir et âgée (en bas) avec spores.

3 effectué un certain nombre de reports, on ne se trou-

vait plus qu’en présence de trois organismes ; l’un, le Clostridium pastorianuñ (fig. 27), est anaérobie et on peut l’isoler par des cultures dans le vide ; il se comporte d'une manière très analogue aux ferments butyriques; les deux autres, qui sont aérobies, sont un’ bacille très fin qu'on a désigné par la lettre « et un bacille £, épais au contraire.

L'ensemble de ces trois bactéries produit une fermentation butyrique qui consomme le glucose et on peut constater la fixation de l’azote libre. Ensemencé à l’état de pureté sur le milieu sucré primitif le Clostridium ne produit pas de fermentation bien nette ; si au contraire on reconstitue l'association avec les bactéries « et © la fermentation s'établit d’une manière très régulière; ces organismes paraissent intervenir en protégeant le Clostridium contre l'oxygène de l’air ; on peut du reste les remplacer par tout autre organisme (Aspergillus, Penicillum..,), d’où l'explication du rôle joué au début par de très petites quantités d'azote combiné existant dans le liquide et qu'on a reconnues comme nécessaires; elles déterminent le développement de ces organismes non fixateurs d'azote libre et amorcent ainsi la réaction.

On peut encore se dispenser de ces organismes acces-

soires et les remplacer par une atmosphère dépourvue

d'oxygène, constituée par exemple par de l'azote pur ; on se trouve donc en présence d’une association bactérienne, une sorte de symbiose, où le rôle Éue revient d'ailleurs au Clostridium.

Il se forme dans ces cultures de l'acide butyrique et de l’acide acétique, et on peut reconnaître que pour

1 gramme de glucose consommé, il y a environ 1,3-

En LE RE CES La NE ES RL ANR RE me TS 9h PNR

‘ ER RENE NU EC à ‘ \ LS # nr ; re k F Ê D

NUTRITION ÀAZÔTÉE DES VÉGÉTAUX HÉTÉROTROPHES 151 1,8 d'azote libre fixé. Voici d’ailleurs la manière dont Wiocrapsky établit le bilan de la fermentation d’une solution glucosée par le Clostridium pastorianum ;

pour 1: litre de solution à 4 p. 100 de glucose la cul-

ture étant effectuée dans un courant d’azote, on a les résultats ci-dessous :

Au début A la fin

RON RUN nant ee AUOT. () LT ER RENÉE RSR o mgr. 53 mgr. 6 Acide butyrique, . … . O0 — 14 — 10 — acétiqué- , “. . 0 — D eq AIO HAS nie O0 — hh — 7 Alcools supérieurs . . o cm° o cm° 33

Acide lactique .. . 1, () traces

Le Clostridium paslorianum a été isolé par Wiwo- GRADSEY à partir de différents sols, et l’auteur pense que la fixation de l'azote libre n’est pas une propriété très répandue parmi les microorganismes et qu’elle

n'existe que pour des espèces assez spéciales. BEIJE-

RINCK admet au contraire qu'il existe dans le sol un assez grand nombre d'espèces bactériennes assimilant l'azote libre et il les divise en oligo-, macro-, et poly-

nitrophiles, suivant leur aptitude plus ou moins.

grande à remplir cette fonction. En fait, différents

auteurs sont parvenus à isoler un certain nombre de bactéries capables d'utiliser l'azote atmosphérique ; plusieurs espèces de Clostridium ont été décrites, pro-

venant du sol ou des eaux dela mer. PRINGSHEIM (1906)

a signalé un Clostridium (C. americanum) qui assimile

bien l'azote gazeux en flacons ouverts, sans le concours de bactéries ou de Champignons aérobies ; il donne naissance à de l’aldéhyde formique et à des acides acétique, butyrique et lactique.

BREDEMANN (1908) a montré que beaucoup de bactéries se rattachant au genre Amylobacter et au type mobilis non liquefaciens, dont on a fait le genre Granulobacter, sont susceptibles de fixer l'azote libre ; ce sont les Gr. butylicus, Gr. pectinivorum, ainsi que le Bacillus sacchobutyricus et le Bacillus asterosporus ; il s’agit toujours d’ailleurs de microorganismes déterminant une fermentation butyrique et vraisemblablement ils ne constituent que des variétés du B. amylobacter.

Dans les conditions naturelles, dans le sol, les bactéries anaérobies fixatrices d'azote doivent emprunter leur énergie à des substances carbonées et celles-ci semblent leur être surtout fournies par une sorte de symbiose qui s'établit avec des organismes autotrophes tels que les Algues vertes ; le fait a été surtout bien mis en évidence pour des bactéries que nous allons envisager.

Bactéries aérobies. — On connaît toute une série d’autres microorganismes constituée par des bactéries aérobies, capables d'utiliser l'azote libre de l'air ; le type en est l’Azotobacter chroococcum et l'Az. agile de BerseriNcx ; le premier s'obtient facilement en ensemençant de la terre de jardin sur le liquide gélosé suivant :

EAU PE RER SR RTE AE Te OO NAT NI LE ee ee FE CNE ER er ER 20 POKER ET RON EE 0,2

On obtient au bout de vingt-quatre heures à 30° des colonies d’Azotobacter chroococcum (fig. 28) qui.

apparaissent sous la forme d’un diplocoque de 8 à 5 #

de diamètre ; il attaque un grand nombre de sucres et

fixe environ 9 milligrammes d’azote par gramme de sucre consommé. La mannite est transformée en alcool, acide lactique et acide acétique ; il se dégage du gaz carbonique et un peu d'hydrogène; mais la

Fig. 28. — Azotobacter chroococcum.

production d'acides et d'alcool paraît devoir être rapportée à d’autres bactéries que l’Azotobacter même.

On connaît actuellement quatre groupes différents de ces Azotobacter ; ce sont les suivants :

1° Groupe de l'A. chroococcum, caractérisé par la production de pigments allant du brun au noir;

2° Groupe de l'A. Beijerincki à pigment jaune

- soufre ;

3 Groupe de l'A. agile constitué par des espèces

fluorescentes, très mobiles ;

4° Groupe de l'A. vitreum correspondant à des élé-

ES

ments immobiles, présentant un aspect macroscopique vitreux.

On a signalé de ces bactéries dans tous les sols, exception faite des sols très acides ; on en a également isolé de l’eau de mer où ils se trouvent associés à différentes Algues (Fucus, Laminaire).

Ces microbes utilisent un grand nombre de substances ternaires, alcools polyatomiques, sucres réducteurs, bioses, amidon, pentosanes, composés

pectiques, cellulose ; le taux d'azote fixé est variable avec ces diverses substances ; on a également observé une assimilation de l'azote fort variable sous l’action del’A. chrococcum suivant les matières végétales complexes qui se trouvent décomposées; le tableau suivant (Dvorax) donne une idée de ces variations de la quantité d'azote assimilé (mg) pour 100 grammes de carbone :

Azote fixé Parhe-de-Blé Sd ee 28 mer.

Aiguilles de Pin. Ter 57 -— 3 Feuttes dETADIÉERESRREe 80 4-06

RE EP is one LS er 120 279 5% ;

Lupin ARE D ER Pam ne PUR 711 — 5 Trété VTT ER EE SES PR GIQCOPELT TE TE MR RE DD MOD

. Il y a lieu de remarquer que la fixation d'azote est souvent plus considérable dans les cultures impures ; c’est ainsi que les Azotobacter déterminent une utilisation relativement grande de l’azote atmosphérique lorsqu'ils Sont associés, en présence de cellulose, à des ferments de cette substance tels que le Bacillus. radiobacter ; de même on obtient une importante

fixation de l'azote par une association du Clostridium

fixé dans le sol représente

et d'un Azotobacter ; ces deux bactéries constituent une véritable symbiose étudiées par Omerransky et dans laquelle l’Azotobacter protège en particulier le es tridium contre l'oxygène de l'air.

Parmi les substances nécessaires au bon développe-

ment des Azolobacter, on a reconnu le rôle important

du calcium, surtout sous la forme de carbonate ; Caris- TENSEN à montré que la répartition des Azotobacter

dans le sol est liée d’une manière très étroite avec la

basicité du sol et surtout avec sa teneur en calcaire ; ces bactéries ne paraissent pas supporter une acidité supérieure à celle qui correspond à la valeur 6 de Pr. Il en résulte que la présence ou l'absence d’Azoto-

bacter dans un sol peut nous renseigner sur la teneur en chaux de ce dernier et on a fondé une méthode

rapide de diagnostic relativement au besoin des

térres en chaux; elle consiste essentiellement à remplacer dans la solution nutritive de BewEeriNcx la chaux par 5 grammes de la terre à étudier; s’il n’y a pas de développement d’Azotobacter c’est que la terre

en question a besoin d'une addition de chaux.

Rémy et RôsiNG (1911) ont attiré l'attention sur le

fait que les Azotobacter ne se développent bien en

présence de mannite que si on ajoute un extrait de terre ; ils ont montré que l’humus agissait ainsi en. raison du fer qu'il contient.

Les résultats obtenus avec les cultures en milieux liquides ne renseignent pas d’ailleurs exactement sur ce quise passe dans le sol sous l'influence des Azotobacter ; c’est ainsi que Kraivskt a montré que l’azote

I EN LA — du sucre utilisé ô =50

à ons alors que la proportion n’est que de ——————— pour q TE q 00-3000

les milieux liquides.

L'humus ne contenant pas de substance carbonée saccharifiable, il est probable que les Azotobacter trouvent dans le sol les substances nécessaires à leur développement et à la production d'énergie correspondant à la fixation d’azote dans les débris végétaux non encore humifiés ; il est d'autre part possible qu'ils entrent en symbiose avec les Algues vertes du sol.

Les diverses espèces de microbes aérobies fixateurs d'azote semblent exister dans le sol jusqu’à une profondeur de 5o à 80 centimètres; elles font partie

d'une flore très complexe, elles profitent des décompositions produites par d’autres organismes et leur fonctionnement dépend d’une série de conditions dont l’une, l’aération, a fait l’objet de recherches expérimentales ; Kocn a montré que la terre arable, pré- -levée à des profondeurs variables, s'enrichit toujours plus en azote lorsqu'on a le soin de la remuer que lorsqu'elle est tassée; dans une expérience la teneur en azote était ainsi de 0,074 p. 100 dans le second cas, alors qu’elle atteignait la valeur de 0,109 p. 100 pour

le même sol aéré ; nous sommes en présence d’une :

des causes qui expliquent les bienfaits du labour.

Alinite. — On a songé à appliquer les résultats obtenus dans les recherches que nous venons de relater à la pratique agricole, comme nous avons dit qu’on l'avait tenté pour le Rhizobium radicicola.

CARON avait observé qu’un microbe isolé d’une

luzernière possédait la propriété de rendre plus assimilable la matière azotée du sol ; il s'agit du Bacillus Ellenbachensis qui n’est peut-être d’ailleurs pas autre chose que le B. megatherium ; Srorrasa lui attribua en outre la faculté de fixer l’azote libre ; des cultures de ce microbe mélangées à de la fécule de pomme de terre ont été désignées sous le nom d’alinite et ont été employées à la façon d’un engrais ; les résultats furent d’ailleurs négatifs.

On n'obtint non plus aucun résultat satisfaisant avec des ensemencements d'Azotobacter et de Clostridium ; il est très vraisemblable que nous ne pouvons pas, par de telles pratiques, modifier l'équilibre du sol, déterminé par la flore naturelle et qui dépend. elle-même des conditions physiques et chimiques ; il est raisonnable de penser que là où une espèce microbienne fait défaut c’est qu’elle ne peut se développer et non pas que ses germes sont absents; on doit agir davantage sur le sol par des modifications physico-chimiques, amenées par des pratiques de l’ordre du drainage, du marnage, des labours.…

C. Fixation de l’azote libre par les Mucédinées et les Algues

Ya-t-il d’autres microorganismes que les Bactéries qui soient capables de fixer l’azote libre de l'air? BERTHELOT (1893), puis Purrewirscx admirent cette propriété pour les Mucédinées, en particulier pour le Sterigmatocystis nigra; la fixation apparaissait d'ailleurs très faible; elle correspondait, suivant PuriewirscH, pour cette dernière Mucédinée, aux quantités suivantes d’azote,

correspondant à diverses teneurs en sucre du milieu :

Sucre p. 400 Az fixé 5 27812 10 bo—.7 20 6 — 5

Différents auteurs ont cru pouvoir reconnaître la même propriété à des Mucor, Allernaria, Ho”mo- dendron, Cladosporium, ainsi qu’à des Levures (Saccharomyces cerevisiæ, S. apiculatus) et à des Torula; plus récemment cette fonction est apparue comme douteuse et la question réclame de nouvelles recherches.

En 1889 Frank attira d'autre part l’attention sur la fixation possible de l'azote gazeux par les Algues qui végètent à la surface du sol; abandonnant du sable dans de grands ballons exposés à l'air libre et recouverts simplement d'un couvercle de verre pour empécher la pluie de pénétrer, cet auteur constata, au bout de cent trente-quatre jours, un accroissement de l'azote contenu dans ce substratum qui avait donné lieu à un développement de diverses Algues, soit en surface, soit entre la paroi du verre et le sable; ïl s'agissait d'Oscillariées, d'Ulothrix, de- Pleurococcus ainsi que de prothalles de Mousses. Pour résoudre la question de savoir si les plantes en question étaient les agents de la fixation d'azote il en ensemençait du sable stérilisé et dosait l’azote total avant et dix-huit semaines après le semis ; il obtenait les résultats rapportés ci-dessous :

AZ P. 100 Sol avant Pexpérience. 27 Art Qi SR end ire Sol non ensemencé (lumière). 0,0037 : Le \ ; Obscurité . o0,0027 de l’expérience. ( Sol ensemencé.

Lumière. . 0,0082

Le sol est donc par lui-même incapable de fixer l'azote atmosphérique, mais il peut réaliser cette fixation à la lumière grâce au développement des Algues.

Ces expériences ont été reprises par SCHLOESING fils et LAURENT qui montrèrent qu'on peut arrêter la fixation de l'azote par l’action d'un antiseptique ; les auteurs établirent d'autre part un bilan exact de l’azote dans des expériences conduites comme celles qui étaient relatives à l'azote fixé par le Rhizobium : l’azote fixé était évalué à la fois par la méthode directe et la méthode indirecte que nous avons antérieurement définies.

On introduisait dans des allonges 600 grammes de terre arable à laquelle on ajoutait 2 grammes correspondant à plusieurs échantillons de terres riches de jardin et 100 centimètres cubes d’une solution de sulfate de potassium, sulfate de calcium et sulfate de fer. On obtenait ainsi le développement, à la surface de la terre, d’une couche verte formée surtout par deux Algues bleues, le Nosfoc puncliforme et le N. minutus, auxquelles s'ajoutaient diverses espèces de bactéries.

Les résultats ont été les suivants :

Méthode directe.

Azote au début . . . . . . . . g82cm*9 Al ON PAL ER SN Qui ta ET ee, 0 91 m7 ou 65 mer.

Méthode indirecte.

Azote initial. To de AN EST LOUE 73 mar. 5 En surface (couche de Azote final. SO Line et) 70,0 ET En profondeur. . . . 57,8 Ps Gas”: 62 mgr. 6

La concordance est parfaite entre l'azote fixé par la terre et celui qui a disparu dans l'air.

Mais la question se posait alors de savoir quel était dans cette fixation d'azote libre le rôle qui revenait. aux Algues et aux Bactéries ; pour effectuer ce départ il était de toute nécessité de reprendre les expériences soit avec les Algues pures, soit avec les Bactéries qui les accompagnent. Kossowircx (1894) isola un certain nombre d’Algues vertes du sol, telles que le Chlorella. vulgaris, le Cystococcus humicola, le Stichococcus bacillaris, et montra que leurs cultures pures n’assimilent pas l’azote libre de l'air; le milieu nutritif qui lui a servi à isoler les Algues vertes en question était. constitué par du sable imbibé de la solution qui suit :