DIALYSE DES TERRES ARABLES

La découYerte faite par Bronner (1836), de la propriété merveilleuse dont jouit la terre de retenir les matières nutritives des plantes qui traversent la couche arable sous forme de dissolution dans l'eau, fut complétée surtout par les travaux de Huxtable, Thompson, Way et Brustlein. Expliquée par Liebig, il fut réservé à celui-ci de reconnaître rimportance capitale que ce phénomène possède au point de vue de la physiologie végétale et de la pratique agricole. La démonstration nette du fait : que la chaux, la magnésie, la potasse, V acide phospharigue et Yammoniaçue sont retenus par le sol arable, les uns par absorption physique, les autres par précipitation chimique, était le principal argument qui renversait l'idée, longtemps admise et parfois encore professée de nos jours, que les éléments nutritifs des plantes circulent dans le sol à l'état de dissolution. < C'est une erreur de croire qu'il existe quelque part dans le sol un liquide qui fournit tous les aliments nécessaires et de croire qu'ils doivent être dissous avant d'être absorbés par les plantes(2). » De nombreux travaux, notamment sur la composition des eaux de drainage, sur

(1) Publié dans le Bull, de l'Acad. roy. de Belgique, 3« série, t. III,

DM.

(^ Éd. Morrbn, Prineipes de physiologie végétale,

la comparaison entre la quantité d'eau évaporée par les plantes et celle des éléments nutritifs assimilés par elles, et enfin sur l'impossibilité qu'il y a d'épuiser un sol par des lavages méthodiques, venaient puissamment à l'appui de la nouvelle théorie établissant que la plante ne puise pas sa nourriture dans une dissolution nutritive toute préparée, mais qu'elle se la prépare par le contact direct et intime de ses cellules, de réaction toujours faiblement acide, avec les particules de terre pralinées, pour ainsi dire, par une couche mince de matières nutritives, qui sont assimilées ensuite d'après les lois de la diffusion.

Les matières nutritives une fois absorbées par le sol arable ne se redissolvent que partiellement et seulement avec grande lenteur dans l'eau distillée et même dans l'eau chargée d'acide carbonique; donc, le chimiste, lorsqu'il entreprend l'analyse d'une terre, doit se servir d'acides forts pour arriver à les dissoudre, afin d'en permettre la séparation et le dosage. Cependant, l'emploi d'acides minéraux présente le grave inconvénient de dissoudre non seulement les éléments nutritifs fixés dans le sol par absorption physique ou précipitation chimique, mais aussi ceux qui s'y trouvent sous forme de combinaisons telles, que la plante ne puisse, au moins momentanément, en tirer aucun profit. Par conséquent, nous obtenons ainsi la somme totale des éléments nutritifs contenus dans un sol, sans distinction aucune de la partie immédiatement disponible et de la partie de réserve. Il en résulte que l'analyse chimique, telle qu'elle est appliquée maintenant, ne nous renseigne que très imparfaitement sur le degré de fertilité actuelle d'un sol.

Déjà en 1872, nous conçûmes l'idée de soumettre la terre arable à la dialyse. Nous espérions diriger dans une voie nouvelle les méthodes appliquées à l'étude du sol et arriver peut-être à établir une nouvelle méthode d'analyse. Afin de nous assurer la priorité de cette idée, nous l'avons corn-

mnniquee au congrès de 1872 des naturalistes allemands (i). Aa moment de reprendre les recherches que nous avons dû interrompre pour nous livrer à l'étude d'autres questions plus urgentes» nous demandons à l'Acadëmie de pouvoir soumettre à son appréciation une première série d'essais entrepris avec le concours de MM. Friedbourg, Simon et Mercier. Les recherches de ce genre étant délicates et de très longue durée, nous avons pensé bien faire en publiant une première note, quoiqu'elle n'établisse, pour ainsi dire, que le point de départ de nos expériences actuellement en cours d'exécution et que nous nous trouvions encore, pour le moment, loin du but que nous poursuivons.

§ 1. — ESSAIS PRÉLIMINAIUBS.

Avant de soumettre à la dialyse une série d'échantillons de terres analysés par la méthode ordinaire (éléments solables dans l'acide chlorhydrique à froid), nous avons d'abord voulu constater par des essais qualitatifs si la terre arable cède par dialyse à travers une membrane végétale les éléments nutritifs qu'elle renferme. Ces essais préliminaires avaient également pour but de nous renseigi^er sur la meilleure disposition à adopter pour nos expériences.

Dans un vase en verre de O'^.SO de diamètre et de O^.lb de hauteur, nous avions suspendu un cercle en gatta-percha à bord renforcé, sur lequel était tendue une feuille de papier dialyseur lavée auparavant à l'eau distillée. A l'intérieur de l'appareil étaient étalés 150 grammes de terre de jardin, préalablement séchée à l'air; à l'extérieur de la membrane se trouvait de l'eau distillée jusqu'à la hauteur du papier. L'appareil, bien couvert, est resté monté pendant dix jours (du 8 au 19 juillet 1872) dans une

(1) landw. VersvchsstatUmeny 1872, p. 465.

place à température peu variable. Le liquide qui, peu à peu, s'était coloré en jaune, fut, après filtration, évaporé au bain-marie dans une capsule en platine. Incinéré à douce chaleur, le résidu de Tévaporation avait l'odeur caractéristique des matières organiques brûlées et il laissait un dépôt de charbon. En évaporant de nouveau avec l'acide chlorhydrique et reprenant par l'eau légèrement acidulée, nous avons obtenu un liquide aux réactions suivantes :

P Avec l'oxalate d'ammoniaque : chaux;

2* Avec le ferrocyanure de potassium, coloration verte, qui peu à peu passe au bleu :/er (au minimum);

3» Avec le nitromolybdate d'ammoniaque, point de précipité, même point de coloration ;

4® Évaporé, repris par l'eau, additionné de chlorure de platine et d'alcool, point de précipité. Concentré de nouveau, additionné d'une nouvelle quantité d'alcool, il se déposait au fond du tube quelques cristaux de chloroplatinate de potassium, parfaitement visibles et donnant la réaction spectrale : potasse ;

5" Avec la brucine et l'acide sulfurique, réaction nette d*acide nitrique;

6^ Tout le liquide obtenu d'une seconde expérience, faite absolument dans les mêmes conditions, donnait, après évaporation avec l'acide chlorhydrique, de la silice se dissolvant et se volatilisant complètement avec une goutte d'acide fluorhydrique : silice;

7** Le filtrat de la silice (totalité du liquide) montrait une réaction très faible d'acide sulfurique.

Ayant cherché, sans succès, dans le premier essai, l'acide phosphorique, nous avons installé un essai spécial pour la recherche de ce corps important. En employant 150 grammes de la même terre et en consacrant tout le liquide à cette réaction, nous avons réussi, après avoir séparé la silice avec grand soin, à obtenir un léger précipité de phosphomolybdate d'ammoniaque, se dissolvant

dans l'ammoniaque et donnant avec la mixture magnésienne, après quelques heures de repos, du phosphate ammoniaco-magnésien : acide phosphoriqvs.

Les résultats de ces essais préliminaires nous engageaient à poursuivre nos recherches, tout en indiquant qu'il fallait agir avec des précautions spéciales, vu les faibles quantités d'éléments entrant en jeu, et afin d'éliminer les nombreuses causes d'erreur qui pouvaient nuire à l'exactitude de nos expériences. Nous avions donc, avant tout, à nous rassurer sur ce point.

§ 2. — Les erreurs inévitables de l'expérience.

Le papier dialyseur (parchemin artificiel) cède sans cesse, à l'eau distillée avec laquelle il est en contact, des matières organiques et des matières minérales. Aucun des papiers que nous avons essayés ne se montrait irréprochable sous ce rapport, même lorsqu'ils avaient été lavés par des acides faibles et ensuite rincés avec une grande quantité d'eau distillée. Reconnaissant l'impossibilité de nous procurer du papier dialyseur ne cédant rien a l'eau, nous avons pris le parti de fixer une fois pour toutes l'erreur à laquelle cette difficulté nous exposait et d'établir ainsi une correction aux résultats bruts obtenus par l'expérience. Un bon nombre de feuilles de papier dialyseur ont été soigneusement lavées à l'eau distillée et séchées ensuite avec précaution. Une de ces feuilles a été tendue sur l'anneau du dialyseur et laissée pendant dix jours en contact avec l'eau distillée. Cette eau, évaporée au bain-marie, laissait, après dessiccation à IIO^G , un résidu de 0«'.0074, se composant de 0«'.(X)50 de matières organiques et de 0*'.0024 de matières minérales. Dans toutes les expériences dont il sera rendu compte plus loin, le chiffre trouvé pour les matières organiques a donc été diminué de 0''.0050 et celui des matières minérales totales , de 0^^0024. La matière minérale cédée à l'eau distillée par

le papier dialyseur étant presque exclusivement composée de chaux, nous avons applique cette rectification à la chaux seule dans chaque cas où il nous a été possible de faire l'analyse complète des matières dialysëes.

Nous avions pensé d*abord d*établir également une correction pour Teau distillée, qu*il est impossible de préparer absolument pure. 2 litres de notre eau distillée évaporés dans une capsule en platine laissaient, en effet, quelques taches de résidu ; mais la correction résultant de l'impureté de Teau distillée n'atteignant pas 1 milligramme par 100 grammes de terre à soumettre à la dialyse, nous y avons renoncé. Nous avons également négligé les traces de matières minérales que l'eau peut dissoudre du verre du dialyseur. La durée du contact n'étant, dans tous nos essais, que de dix jours et l'eau n'agissant ici qu'à la température ordinaire, l'attaque n'est pas assez forte pour permettre, avec quelque chance d'exactitude, un dosage des matières dissoutes.

Mais il nous restait à éliminer deux causes d'erreur beaucoup plus sérieuses que les précédentes. La guttapercha dont on confectionne ordinairement le cercle du dialyseur et la ficelle dont on se sert pour fixer la membrane étaient absolument impropres à nos expériences de dialyse. Ces substances cédant continuellement à l'eau avec laquelle elles sont en contact des matières minérales et des matières organiques, nous avons fait construire des anneaux en verre et une longue bande de platine pour fixer le papier dialyseur. De ces diverses améliorations est résulté l'appareil suivant.

§ 3. — Lb dialyseur.

Le vase A (fig. 1) de 28.5 centimètres de diamètre recevait, pour chaque essai, 1 litre d'eau distillée. Le cercle £, représenté en coupe, avait 5 millimètres d'épais-

seur, une hauteur de 10 centimètres et un diamètre de

24 centimètres. Son bord renforcée; ^portait le papier

dialjseur^ serré contre la paroi du verre par une bande de

platine b 6 de 1 centimètre de largeur, de 1 millimètre

d épaisseur et de 76 centimètres de longueur. Ce cercle en platine était fortement tendu par un gros fil du même métal passant par les trous des deux extrémités de la bande de platine et que Ton serrait avec des pinces. Le cercle en verre était percé à sa partie supérieure de trois trous donnant passage aux fils de platine c c et permettant ainsi de maintenir tout le système à une hauteur voulue, c'est-à-dire assurant le contact de la membrane et de la surface du liquide sans que la première plongeât

Tare

Fin. «.

réellement dans l'eau. Cette position était maintenue pendant toute la durée de l'expérience et Ton avait soin d*ajouter,tous les deux à trois jours, quelques gouttes d'eau distillée afin de remplacer l'eau évaporée. Tout l'appareil était continuellement couvert d'une cloche en verre.

§ 4. — Les matières minérales et les matières organiques du sol passent par dialyse a travers une membrane vegetale.

La première question que nous nous sommes posée a été celle-ci : Les matières nutritives des végétaux contenues

dams le sol arable passetU-elles par diafyse à travers une membrane végilaU? Pour élacider cette question, nous ayoïu soumis à Texpërieiice qualitatiye et quantitative un grand nombre de terres d'origine gëol<^que et, par conséquent, de compositions différentes. Ces essais, faits du mois de juillet 1873 an mois d'avril 1874, ont porté chaque fois sur 100 grammes de terre fine, passée à travers un tamis à mailles de 1/2 millimètre; on a réparti ensuite, aussi uniformément que possible, cette terre sur le papier dialyseur, à l'aide d'un pinceau. Chaque prise d'essai a été séchée pendant 24 heures à 105* C. Les premières expériences ayant été entreprises avec de la terre séchée seulement à la température ordinaire, nous avons souvent constaté l'inconvénient de la production de végétations, de moisissures (Pénicillium et Aspergillus) se moutrant sur la terre placée dans le dialyseur. Quelquefois le papier dialyseur même se couvrait de champignons. En desséchant la terre à lOS"" C, en rinçant avant chaque essai tout l'appareil à l'eau bouillante et en recouvrant d'une cloche le dialyseur immédiatement après l'avoir rempli, nous avons, dans la plupart des cas, évité cet inconvénient. Du reste, le liquide dialyse a toujours été soigneusement filtré avant d'être évaporé, afin de retenir les végétations qui auraient pu se développer malgré toutes les précautions prises.

Nous n'avons pas l'intention de rendre compte de chacun des nombreux essais qualitatifs exécutés; les résultats étaient toujours les mêmes. Le liquide dialyse donnait régulièrement et avec la plus grande facilité les réactions de V acide nitrique, de \dL chaux, de la magnésie, du/er, de la potasse, de la soude et de la silice. Pour démontrer nettement la présence de Vacide sulfurique, il a toujours fallu employer le liquide à l'état concentré, et pour constater le chlore et Vacide phosphorique, nous avons souvent été obligé de concentrer les liquides réunis de plusieurs essais. Nous n'avons jamais réussi à démontrer

la présence de rammoniaque, même avec le réactif sensible de Nessler, quoique les terres expérimentées en renfermassent des proportions facilement dosables. Il est plus que probable que l'oxygène dissous dans Teau du dialjseur s^est immédiatement emparé de l'ammoniaque passée par la membrane pour la transformer en acide nitrique.

Tous les sols, sans exception, laissaient passer en abondance des matières organi<}ues qui coloraient en jaune clair le liquide du dialjseur, en brun foncé le liquide évaporé, et qui se brûlaient en dégageant une odeur ressemblant à celle du caramel, avec dépôt de carbone. Dans quelques cas où le liquide dialyse était à la fois riche en nitrates et en matières organiques, l'incinération du résidu de l'évaporation devait être conduite avec les plus grandes précautions : l'oxydation des matières organiques se faisait avec une telle énergie que la masse prenait feu. On sait, du reste, que les matières organiques du sol possèdent une aptitude toute particulière à se combiner à l'oxygène ; c'est ainsi que M. Muntz(l) a rencontré constamment de l'alcool dans le sol arable.

Nous ne nous sommes pas contenté de constater qualitativement le passage des matières nutritives du sol à travers une membrane, nous avons soumis à Texpérience quantitative six des terres étudiées.

Nous publierons l'analyse complète de ces terres, faite d'après la méthode ordinaire, lorsque nous serons arrivé à la discussion de la relation qui existe entre la composition du sol et celle de la partie qui passe par dialyse de ce même sol.

(1) Comptes rendus de l'Académie des sciences de Paris, t. XCII, p. 499.

100 gnunines de terre fine ont laissé passer par dialyse pendant dix jonrs :

o o ¥.9 SB

greiD, 0.0125

Matières organiques (1)

Chaux

Magnésie ....

Potasse )0. 0416)0 .0287

Silice '

Acide pho8phorique(2)

gram.

gram 0.1811

gnro