ACCROISSEMENT DES PLANTES

Lorsque la racine et la tige, sorties de la graine, sont assez développées, les cotylédons qui leur ont fourni la première nourriture se dessèchent et ne fonctionnent plus. Cependant la plante continue à s’accroître, et son poids augmente à tel point, qu’une graine de betterave, par exemple, du poids de 0£r,00à, peut donner naissance à une plante pesant avec ses racines et ses feuilles 10kil,500. (M. Boussingault.)

Il convient maintenant de rechercher quels sont les éléments que les plantes s’assimilent pendant leur période d’accroissement.

Lorsqu’on soumet un végétal à l’analyse , on reconnaît qu’il renferme du carbone, de l’hydrogène, de l’azote, de l’oxygène et des substances inorganiques. En éliminant ces derniers corps, qui proviennent du sol, on peut dire que les principes constituants des plantes sont dus à l’air et à l’eau. L’expérience a prouvé, en effet, que des graines convenablement humectées avec de l’eau distillée et mises dans du silex en petits fragments ou de la brique pilée ne contenant pas de traces de matière organique, ont parcouru, sans le secours du sol, toutes les phases de la végétation, depuis le développement du germe jusqu’à la fructification : il faut donc qu’elles aient puisé dans l’atmosphère le carbone, l’hydrogène, l’azote et l’oxygène nécessaires à leur organisation. (M. Boussingault.)

Nous examinerons successivement le mode d’assimilation de ces différents corps.

L’assimilation du carbone dans l’acte de la végétation s’opère au moyen de la décomposition de l’acide carbonique contenu dans l’air.

Cette décomposition , observée successivement par Bonnet , Priestley, Sennebier et Ingenhousz, a pris un caractère de netteté depuis les belles expériences de Théodore de Saussure. Nous citerons ici textuelle» ment quelques-uns de ses résultats.

« J’ai composé, dit Th. de Saussure , une atmosphère artificielle qui occupait 200 pouces cubes ( 5,7^6 centimètres cubes), avec du gaz acide carbonique et de l’air commun, où l’eudiomètre à phosphore indiquait 21 centièmes de gaz oxygène ; l’eau de chaux y dénonçait 7e, 5 de gaz acide carbonique. Le mélange aériforme était placé dans un récipient fermé par du mercure humecté ou recouvert d’une très mince couche d’eau pour empêcher le contact de ce métal avec l’air qui environnait les plantes; car j’ai bien constaté que ce contact, ainsi que l’ont annoncé les chimistes hollandais , est nuisible à la végétation dans des expériences prolongées.

» J’ai introduit sous ce récipient sept plantes de pervenche, hautes chacune de 2 décimètres ; elles déplaçaient en tout 10 centimètres cubes; leurs racines plongeaient dans un vase séparé qui contenait 15 centimètres cubes d’eau. La quantité de ce liquide, sous le récipient, était insuffisante pour absorber une quantité sensible de gaz acide, surtout à la température du lieu, qui n’était jamais moindre que 17° Réaumur.

» Cet appareil a été exposé pendant six jours de suite , depuis cinq heures du matin jusqu’à onze heures, aux rayons directs du soleil, affaiblis toutefois lorsqu’ils avaient trop d’intensité. Le septième jour, j’ai retiré les plantes, qui n’avaient pas subi la moindre altération. Leur atmosphère, toute correction faite, n’avait point changé de volume, du moins autant qu’on en peut juger dans un récipient de 0m,13 de diamètre, où une différence de 20 centimètres cubes est presque inappréciable, mais l’erreur ne peut aller au delà.

» L’eau de chaux n’y a plus démontré de gaz acide carbonique : l’eudiomètre y a indiqué 2 4e, 5 de gaz oxygène. J’ai établi un appareil semblable avec de l’air atmosphérique pur , et le même nombre de plantes à la même exposition ; celui-ci n’a changé ni en pureté ni en volume.

» Il résulte des observations eudiométriques énoncées ci-dessus que le mélange d’air et de gaz acide contenait avant l’expérience :

4199 centimètres cubes de gaz azote,

de gaz oxygène, de gaz acide carbonique.

» Le même air contenait après l’expérience :

4338 centimètres cubes de gaz azote.

1408 — de %az oxygène.

» — de gaz acide carbonique.

» Les pervenches ont donc fait disparaître 431 centimètres de gaz acide carbonique : si elles eussent éliminé tout le gaz oxygène, elles en auraient produit un volume égal à celui du gaz acide qui a disparu ; mais elles n’ont dégagé que 292 centimètres cubes de gaz oxygène dans la décomposition du gaz acide , et elles ont produit 139 centimètres cubes de gaz azote. » Ce qui peut se résumer ainsi :

Acide carbonique absorbé 431 c. c.

Oxygène dégagé 292

Azote dégagé. 139

Somme des volumes de l’azote et de l’oxygène éliminés. 431

Plusieurs expériences, exécutées dans ces dernières années, ont donné les résultats suivants, qui concordent parfaitement avec ceux qu’avait obtenus Th. de Saussure :

lri expérience.

2e expérience.

3e expérience.

4e expérience.

Acide carbonique absorbé. . 309 c. c.

Oxygène dégagé 224

Azote dégagé 86

Somme des volumes de l’azote et de l’oxygène éliminés ........ 310

Comme on peut le voir par ce tableau , si l’on ajoute le volume de l’azote dégagé à celui de l’oxygène obtenu , on forme un nombre qui représente sensiblement le volume de l’oxygène qui aurait dû être éliminé. On peut donc croire que l’azote qui se dégage était interposé dans les pores des plantes, et que l’oxygène l’en a chassé mécaniquement.

(M. Boussingault.)

Maintenant, ce qui prouve que la décomposition de l’acide carbonique a véritablement lieu au profit des végétaux , c’est que des graines de fèves du poids de 6&r,368, et contenant U?1’, 209 de carbone, étant placées

en plein air dans des capsules de verre remplies de silex qu’on arrosait d’eau distillée, ont donné, dans l’espace de trois mois, des plantes pesant à l’état sec 1 0§r, 721 , et renfermant 3§'r, 703 de carbone. Il y a donc eu une absorption de l£r,A0û de carbone, qui n’ont pu provenir que de l’atmosphère, puisque les plantes étaient isolées du sol. (Th. de Saussure.)

Les conditions auxquelles est soumise la décomposition de l’acide carbonique par les végétaux avaient échappé à Priestley ; car bien qu’il eût reconnu que l’air vicié par la respiration était amélioré par les feuilles , il ne pouvait pas toujours reproduire ce phénomène à volonté. Ingenhousz et Sennebier prouvèrent les premiers qu’en exposant des feuilles fraîches et vertes à l’ombre et au soleil pendant qu’elles trempaient dans de l’eau contenant de l’acide carbonique, il se manifestait, sous l’influence solaire, un dégagement d’oxygène dû à la décomposition de l’acide carbonique dissous.

Th. de Saussure reconnut que la décomposition de l’acide carbonique par les végétaux n’a pas lieu sans le concours de la radiation solaire , puisque des plantes exposées à l’ombre, dans une atmosphère ne contenant que de faibles proportions d’acide carbonique, n’ont vécu que peu de jours, ou se sont accrues beaucoup plus lentement que dans l’air ordinaire.

Le même observateur constata en outre que l’action des végétaux sur l’acide carbonique exige le concours de l’oxygène, car des plantes placées dans un mélange d’air et d’acide carbonique en differentes proportions n’ont commencé à végéter que dans une atmosphère ne contenant qu’un onzième d’acide carbonique. Leur végétation est devenue alors plus vigoureuse que dans l’air atmosphérique pur ; et, après dix jours d’expérience, l’acide carbonique avait presque en totalité disparu pour faire place à de l’oxygène, ayant cédé son carbone aux plantes.

Si toutes ces expériences tendent à démontrer que, sous l’influence de la lumière, les parties vertes des végétaux décomposent l’acide carbonique dont elles s’assimilent le carbone, il est intéressant de connaître si cette assimilation se fait aux dépens de l’acide carbonique de l’air ou de celui que renferme les eaux qui imbibent le sol.

Lorsqu’on pense h l’immense consommation d’oxygène opérée par la combustion et la respiration, et cependant à la proportion invariable de ce gaz dans l’air atmosphérique , et que l’on se rappelle que cette consommation d’oxygène a pour objet de produire un volume de gaz carbonique égal à celui de l’oxygène absorbé , dont la quantité dans l’air ne dépasse pas à à 5 dix-millièmes, on est disposé à croire que la perte de l’oxygène ne peut être réparée que par la décomposition d’un corps gazeux existant dans l’atmosphère et qui lui rendrait continuellement les volumes d’oxygène que la combustion et la respiration lui enlèvent conti nuellement.

Dans une savante argumentation sur l’assimilation du carbone de l’acide carbonique de l’air, M. Liebig a admis que l’assimilation du carbone est une des plus importantes fonctions de la vie végétale, en ce qu’elle a pour conséquence de rendre à l’atmosphère l’oxygène enlevé par la combustion et la respiration. Ce chimiste établit ensuite que , d’après le poids de l’atmosphère dont l’acide carbonique , contenant 27 centièmes de charbon , est la millième partie , il existe dans cette atmosphère 1500 billions de kilogrammes de carbone, quantité bien plus que suffisante à la nutrition des plantes.

M. Boussingault a exécuté des expériences qui doivent avancer la solution de cette question : dans un appareil convenablement disposé , il fait pénétrer une branche de vigne en pleine végétation , sur laquelle, par la disposition particulière de son appareil, passent par heure douze litres d’air. On s’assure, avant de soumettre la vigne à l’action de l’air atmosphérique, de la quantité d’acide carbonique que cet air contient , et par une autre analyse on apprécie celle qui reste dans l’air qui a passé sur la vigne. Deux expériences consécutives ont prouvé que l’air, en traversant l’espace où vit la branche éclairée par le soleil , se dépouille des trois quarts de son acide carbonique; tandis qu’il se mélange au double de son poids d’acide carbonique , lorsqu’on fait fonctionner l’appareil dans la nuit.

Les considérations exposées par M. Liebig , et les expériences de M. Boussingault, prouvent donc que le carbone assimilé par les plantes est fourni en grande partie par la décomposition du gaz acide carbonique de l’atmosphère. 11 est probable aussi que l’acide carbonique provenant de la décomposition des substances organiques qui existent dans le sol doit être absorbé par les plantes et servir ensuite à leur développement.

ASSIMILATION DE L’OXYGENE,

Lorsqu’on expose pendant la nuit, sous une cloche pleine d’air atmosphérique, des plantes fraîchement cueillies, le volume de l’air diminue, une partie de l’oxygène disparaît, et il se forme de l’acide carbonique dont la quantité ne représente pas celle de l’oxygène disparu. (Th. de Saussure. )

Si dans cette circonstance une partie de l’oxygène a été absorbée par les plantes pour la combustion d’une partie de leur carbone , il paraît évident que les mêmes plantes en condensent l’autre partie.

Ces phénomènes d 'inspiration ne se reproduisent pas toujours avec la même intensité : ils sont subordonnés à la nature des feuilles. Ainsi, celles des cactus, qui sont épaisses et aqueuses, condensent l’oxygène en ne laissant apparaître qu’une petite quantité de gaz acide carbonique;

il est probable que l’eau, qui existe en assez grande quantité dans les feuilles, retient l’acide carbonique en dissolution. L’inspiration nocturne des plantes n’est pas le résultat d’une action mécanique, car les végétaux n’absorbent ainsi que l’oxygène.

Si l’on expose ensuite à la lumière solaire ces mêmes plantes qui ont présenté dans l’ombre le phénomène d’inspiration, elles restituent la plus grande partie de l’oxygène qu’elles ont condensé ou qui a été employé pour produire de l’acide carbonique, et l’atmosphère reprend son premier volume et sa première composition. Ce dernier phénomène est désigné par le nom d 'expiration.

Nous venons de démontrer que dans l’obscurité les plantes vertes absorbent de l’oxygène en donnant naissance à de l’acide carbonique ; il convient d’examiner si l’oxygène exerce la même influence sur les organes des plantes qui sont dépourvues de parenchyme vert.

Quand on place sous une cloche remplie d’oxygène une racine détachée de sa tige , le volume du gaz diminue , et il se forme du gaz acide carbonique, dont la racine absorbe une partie au moyen de son humidité. Dans cette circonstance, à l’ombre ou à la lumière, les racines se comportent comme les feuilles vertes , qui végètent dans l’obscurité. Si la racine est encore pourvue de ses tiges et de ses feuilles, et qu’elle communique avec une quantité limitée d’oxygène, les feuilles restant à l’air libre , on remarque que cette racine absorbe plusieurs fois son volume d’oxygène. Dans ce cas , l’acide carbonique produit est porté dans tout le végétal, où il éprouve une décomposition. (M. Boussingault.)

La nécessité de la présence de l’oxygène autour des racines est démontrée par l’expérience qui consiste à faire communiquer avec de l’acide carbonique, de l’hydrogène ou de l’azote, les racines de plantes munies de leurs feuilles ou de leurs tiges vertes végétant à l’air libre : ces plantes ne tardent pas à périr. Aussi , dans la pratique, rend-on le sol léger et perméable au moyen de labours et de diverses autres opérations mécaniques, afin que l’oxygène puisse arriver jusqu’aux racines.

Les arbres, dont les racines baignant dans une eau stagnante, sont par cela même privées d’oxygène, ne tardent pas à périr.

Les fruits et les parties ligneuses des plantes absorbent l’oxygène comme les racines, et changent ce gaz en acide carbonique. Cet acide est ensuite entraîné jusqu’aux parties vertes, où il se décompose en oxygène et en carbone.

Les expériences précédentes démontrent donc que le volume de l’oxygène éliminé par les végétaux n’est pas égal à celui de l’acide carbonique décomposé : une partie de l’oxygène provenant de la décomposition de l’acide carbonique est absorbée par la plante.

Indépendamment de ce mode d’assimilation de l’oxygène , il faut encore tenir compte de celui qui doit nécessairement résulter de la xi. 21

décomposition de l’eau , qui s’opère probablement sous les mêmes influences que l’assimilation du carbone.

Ouoique cette décomposition de l’eau dans l’acte de la végétation ne soit pas aussi rigoureusement démontrée que celle de l’acide carbonique, il est difficile de ne pas l’admettre, lorsque l’on considère que, si l’oxygène absorbé par la combustion et la respiration n’était pas rendu en entier à l’atmosphère par la décomposition de l’acide carbonique, il arriverait un moment où l’oxygène ne serait plus en rapport suffisant dans l’atmosphère pour rendre l’air respirable. On peut donc admettre qu’une certaine portion d’oxygène versé dans l’atmosphère provient de la décomposition de l’eau par les végétaux.

ASSIMILATION DE L’HYDROGENE.

L’hydrogène qui se trouve dans les végétaux paraît provenir également de la décomposition de l’eau. Pour le démontrer, il suffit de rappeler que des graines germent facilement sur un sol artificiel privé de toute substance organique et arrosé avec de l’eau distillée. Il est évident que, dans ce cas, l’eau apporte aux végétaux ses éléments unis et dans un état qui est éminemment propre à l’assimilation. (M. Boussingault.)

On trouve en effet dans certaines plantes un excès d’hydrogène par rapport à la proportion d’oxygène qu’elles renferment , ce qui est dû sans doute à la décomposition de l’eau , dont l’oxygène a été éliminé et l’hydrogène assimilé.

Hydrogène excédant les proportions nécessaires pour former de l’eau.

Trèfle. 0,023

Pois. 0,060

Froment 0,002

'trèfle repiqué 0,0Z»2

(M. Boussingault.)

ASSXMÏÎ.ATÎ0M DE IP AZOTE.

On a considéré pendant longtemps l’azote comme ne faisant pas partie essentielle de la composition des végétaux ; mais des travaux récents et rigoureux ont démontré qu’il n’existe pas un seul végétal qui n’en contienne une proportion plus ou moins grande.

La présence de l’azote dans les plantes étant incontestable, et l’assimilation de ce corps étant prouvée par les résultats obtenus dans l’analyse du végétal aux diverses époques de son accroissement , il convient de

rechercher par quelles voies et à quel état l’azote s’introduit dans la

plante.

Loisqu on examine 1 action des engrais azotés sur les végétaux , on est conduit à les considérer comme la principale source de l’azote’. 11 est effectivement reconnu que les céréales renferment d’autant plus de gluten qu’elles se sont développées sur un terrain plus riche en matières azotées (Hermbstoedt). Mais des observations nombreuses paraissent prouver que, dans certaines circonstances, l’atmosphère cède aux plantes une partie de l’azote nécessaire à leur formation. On sait en effet que si la plupart des cultures épuisent le sol , il en est d’autres au contraire qui le rendent fécond : que l’on sème, par exemple, du trèfle, et qu’apres avoir fait une première coupe, on enfouisse la nouvelle pousse, le sol devient assez fertile pour que cette culture soit suivie de récoltés abondantes et riches en principes azotés. Le trèfle n’a pas reçu d’azote et cependant il en donne une quantité notable au sol. Il faut nécessairement qu il en ait pris ailleurs que dans les engrais.

L’enfouissement en vert du trèfle ou de toute autre plante dite améliorante rend par conséquent au sol, outre le carbone, l’oxygène et 1 hydrogéné, la quantité d’azote qui lui a été eidevée par la végétation.

Les végétaux peuvent donc recevoir l’azote des engrais et de l’atmospliere. Ce dernier fait a été démontré par M. Boussingauit , à l’aide des expériences suivantes :

JJes graines dont on avait dosé les éléments furent placées dans du sable calciné et humecté d’eau distillée; on déposa les vases contenant le sable ensemence dans une pièce vitrée où les rayons du soleil pénétraient sans obstacle. Après une culture de trois mois, ces plantes, qui avaient accompli tout leur développement , furent enlevées avec soin du soi factice, agitées doucement avec de l’eau pour les débarrasser du sable adhèrent, dessechees a l’étuve et soumises à l’analyse élémentaire.

Les résultats obtenus, étant comparés à ceux que l’analyse préalable t es graines avait donnés, prouvèrent que l’assimilation de l’azote peut e re indépendante du concours du sol arable, puisque la végétation avait eu lieu dans un sol ne renfermant aucune matière organique. En effet :

i, n . . §T' Carbone. Hydrogène. Azote. Oxveène

t Des graines de Me, pesant ensemble 1,586, et contenant 0,8011 (1,095 0 114

donnèrent une récolte du poids de 4, ,06 #>m 0 8J| è ^

Le gain pendanl la cnltnre était égal à 2,520 représentés par 1 ,270 + 0,1 76 + 0,042 +7^T

(M. Boussingault.)

Les graines de trèfle avaient donc pris 0*r,0ô2 d’azote à l’atmosphère.

gr. Carbone. Hydrogène. Azote. Oxygène.

2° Des pois pesant ensemble 1 ,072, et contenant 0,515 0,069 0,046 0,442

donnèrent une récolte du poids de . . . 4,441 — 2,376 0,284 0,101 1,680

Le gain pendant la culture avait donc été de 3,369 représentés par 1 ,861 -j- 0,215 -}- 0,055 -j- 1,238

(M. Boussingault.)

La quantité d’azote que contenaient les pois avait donc plus que doublé pendant cette culture.

gr. Carbone. Hydrogène. Azote. Oxygène

3° Des graines de froment, pesant ensemble 1,644, et contenant 0,767 0,095 0,057 0,725

donnèrent une récolte du poids de 3,022 — 1,456 0,173 0,060 1,333

Le gain pendant la culture avait donc été de 1 ,378 représentés par 0,689 -j- 0,078 -j- 0,003 -}- 0,608

(M. Boussingault.)

L’atmosphère avait donc cédé 0sr,03 d’azote aux graines de froment.

Dans cette dernière culture, la proportion de carbone, d’oxygène et d’hydrogène a augmenté considérablement, tandis que le gain en azote a été presque nul. Cependant les soins donnés au froment étaient les mêmes que ceux donnés au trèfle et aux pois.

Comme les plantes obtenues dans ces trois cultures ne présentaient aucune vigueur, et qu’il est parfaitement constaté que la richesse du terrain sur lequel lèvent les semences influe avantageusement sur les végétaux pendant toute leur période d’accroissement, que les végétaux aient été ou non transplantés, il était possible que les plantes chétives récoltées par M. Boussingault eussent mal accompli leurs fonctions dans l’atmosphère. Pour s’assurer de ce fait, on répéta les expériences sur des végétaux provenant d’un sol fertile, et repiqués dans du sable calciné. Voici les résultats obtenus :

gr. Carbone. Hydrog. Azote. Oxygène.

Du trèfle bien venu, pesant avant son repiquage 0,884, et contenant 0,384 0,048 0,033 0,419

a pesé après 63 jours de culture dans le sable 2,264 représentés par 1 ,200 0,145 0,056 0,863

Le gain avait donc été pendant la culture de 1,380 représentés par 0,816 -j- 0,097 -(- 0,023— (—0,444

(M. Boussingault.)

Le poids de l’azote que renfermait le trèfle avait donc doublé pendant la végétation dans le sable.

gr. Carbone. Hydrog. Azote. Oxygène.

De l’avoine en lige pesant 1,560, et contenant 0,827 0,106 0,059 0,568

A pesé après 41 jours de culture dans l’eau

distillée 3,118 représentés par 1,500 0,193 0,053 1,372

Le gain avait donc été pendant la culture de 1,558 représentés par 0,673 — (— 0,087 — 0,006 — (— 0,804

(M. Boussingault.)

Cette expérience montre que loin d’avoir gagné de l’azote , l’avoine en a perdu au contraire une certaine quantité.

En résumé, on voit que dans la culture en vase clos, le trèfle et les pois se sont assimilé l’azote de l’air, tandis que le froment et l’avoine n’en ont pas absorbé une quantité sensible.

Ce résultat conduit à classer les végétaux en deux groupes distincts :

1° Végétaux qui absorbent l’azote de l’air , tels que les pois, le trèfle, les topinambours, et qui, pour cette raison, sont employés comme plantes améliorantes.

2° Végétaux qui empruntent l’azote aux engrais , tels que le froment , l’avoine, le colza, et qui exigent, pour donner des récoltes abondantes , un sol contenant une grande quantité d’engrais azotés.

L’état sous lequel l’azote est assimilé par les végétaux n’est pas encore connu. Plusieurs opinions , fondées sur de nombreuses expériences , ont été émises par divers observateurs. Les résultats étant souvent contradictoires, nous nous bornerons à les rapporter ici sans les juger.