اهمیت شناخت قانون حداقل لیبیگ در رشد گیاهان

 قانون لیبیگ (مینیمم) یا حداقل که اغلب به اختصار قانون لیبیگ و یا قانون حداقلی نیز نامیده می شود یکی از یافته های اصلی علوم کشاورزی است که توسط کارل اسپیرینگل (۱۸۴۰) عنوان و سال ها بعد توسط جاستین وان لیبیگ عمومیت یافت.

این قانون بیان می داردکه رشد گیاه فقط توسط کل منابع در دسترس صورت نمی گیرد بلکه فاکتورهای محدود کننده همان منابعی که به میزان بسیار کم مورد نیاز گیاه هستند نیز در رشد تعیین کننده می باشند. این قانون در مورد جمعیت های زیستی، اصلاح خاک و اکوسیستم ها برای مثال در مورد فاکتورهایی مانند نور و یا مواد مغذی معدنی نیز صادق است.

کاربرد قانون لیبیگ

این قانون عموما در مورد گیاهان و رشد گیاهان بکار می رود. با بالارفتن مقدار عناصر غذایی رشد به صورت خطی ادامه نمی یابد. فقط با افزایش مقدار عناصر محدود کننده (عناصر نادری که به مقدار بسیار کم مورد نیاز گیاه هستند) رشد گیاه بهبود پیدا می کند.

این اصل را می توان به این صورت نیز خلاصه بیان کرد: دسترس بودن فراوان ترین عناصر غذایی در خاک به اندازه دسترسی یافتن به عناصر غذایی نادر در خاک مفید نیست. و یا به بیان صریح تر: یک زنجیر فقط به اندازه سست ترین حلقه خود استحکام دارد! اگرچه تشخیص فاکتورهای محدود کننده برای عملکرد گیاهان زراعی در مطالعات زیادی مورد بررسی قرارگرفته است اما روش تعیین آنها مورد انتقاد و بحث واقع گردیده است.

کاربردهای علمی قانون لیبیگ یا حداقلی

قانون لیبیگ به جمعیت های بیولوژیکی نیز تعمیم داده شده است (و معمولا در مدلسازی اکوسیستم ها مورد استفاده قرار می‌گیرد). برای مثال رشد یک ارگانیسم مانند یک گیاه ممکن است به فاکتورهای متعددی مانند نور و یا مواد غذایی بستگی داشته باشد (بعنوان مثال نیترات و یا فسفات).

دسترسی به این فاکتورها نیز ممکن است متفاوت باشد مثلا هریک از این فاکتورها در زمان خاصی نسبت به بقیه محدودکننده تر خواهد بود. قانون لیبیگ بیان می دارد که رشد فقط با میزان محدودترین فاکتور تعیین می شود (به میزان کمترین ترین فاکتور موجود رشد صورت می‌گیرد).

بعنوان مثال در معادله زیر رشد جمعیت (O) تابعی از حداقل سه اصطلاح میکائیل-منتون است که نشاندهنده عوامل محدودکننده ( I, N, P)  می‌باشد.

استفاده از این معادله تنها در زمانی که شرایط پایدار است و برهمکنش فاکتورها به شدت تحت کنترلند صحیح است.

قانون حداقلی در تغذیه از پروتئینها

در تغذیه انسان قانون لیبیگ توسط ویلیام کامینگ رز برای تعیین آمینو اسیدهای ضروری استفاده گردید. در سال ۱۹۳۱ آقای کامینگ مطالعات خود (آزمایشات تغذیه ای با مخلوط آمینو اسیدهای تخلیص شده) را منتشر ساخت.

دانستن آمینواسیدهای ضروری گیاهخواران را قادر می سازد تا تغذیه پروتئینی خود را با مصرف منابع مختلف گیاهی بهبود بخشند. آقای نوین اس. اسکریمشا با کمبود پروتئین در هند و گواتمالا مبارزه می‌کرد. فرانسیس مور لپه رژیمی را در سال ۱۹۷۱ برای تامین پروتئین با ترکیب غلات، لگوم ها و محصولات لبنی منتشر نمود.

سایر کاربردهای قانون لیبیگ

اخیرا قانون لیبیگ در مدیریت منابع طبیعی نیز راه خود را بازکرده است به طور خلاصه رشد در بازارهای وابسته به نهاده های منابع طبیعی توسط محدودترین نهاده (ورودی) محدود می‌گردد. خاک اساس کشاورزی است و از انجا که منابع طبیعی که رشد به آن وابسته است بخاطر ماهیت کره زمین محدود است قانون لیبیگ، دانشمندان و مدیران منابع طبیعی را تشویق می کند تا کمبود منابع ضروری را محاسبه نمایند تا نسل های آینده نیز بتوانند از منابع طبیعی بهره ببرند.

تئوری اقتصاد نئوکلاسیک سعی کرده تا محدودیت و کمبود منابع طبیعی را با کاربرد قانون قابلیت جایگزینی و قانون نوآوری فناوری رد کند. قانون جایگزینی بیان می دارد: هنگامیکه یکی از منابع تمام شد و قیمت درنتیجه فقدان مازاد بالارفت بازارهای جدید براساس جایگزینی منابع برای تامین تقاضا با قیمت های مشخص ایجاد می گردند. نوآوری در فناوری به این معنی است که انسان ها قادرند برای پرکردن خلا های موجود در منابع که قابل جایگزینی هم نیستند از فناوری استفاده کنند.

یک نظریه مبتنی بر بازار بستگی به قیمت گذاری مناسب دارد. جایی که منابعی مانند هوای پاک و آب بحساب نیاید بازار با شکست مواجه می گردد. این شکست را می توان با مالیات و یارانه مانند مالیات کربن برطرف نمود. درحالیکه نظریه ی قانون قابلیت جایگزینی قانونی سودمند است برخی منابع ممکن است بسیار اساسی باشند بطوریکه هیچ جایگزینی برایشان وجود نداشته باشد.

بعنوان مثال آیزاک اسیمو خاطرنشان می‌کند که: ما ممکن است قادر باشیم انرژی هسته ای را جایگزین انرژی ذغال سنگ نماییم و یا پلاستیک را جایگزین چوب کنیم … اما فسفر هیج جایگزینی ندارد و هیچ چیز نمی تواند بجای آن بکار رود.

وقتی که هیچ جایگزینی وجود نداشته باشد مانند مثال فسفر، بازیافت (بازگردانی) ضروری است. در این صورت برنامه ریزی های بلند مدت با دقت بالا و مداخله دولت، ایجاد مالیات برای ایجاد امکان تخصیص کارامد منابع بازار، رفع سایر نارسایی های (شکست) بازار مانند تخفیف بیش از حد در زمان الزامی می باشد.

قانون بشکه لیبیگ چیست؟

دوبنکس برای توضیح قانون لیبیگ از تصویر یک بشکه کمک گرفته است اغلب به آن قانون بشکه لیبیگ نیز می گویند. همانطور که می‌دانید گنجایش یک بشکه بستگی به طول کوتاهترین چوب دارد بنابراین رشد گیاه توسط مواد مغذیی که کمترین مقدار قابل دسترس را دارند محدود می‌گردد.

اگر یک سیستم از قانون حداقل پیروی کند سازگاری، بار عوامل مختلف را برابر می سازد ( اثر عوامل مختلف برابر می شود) زیرا منبع سازگاری برای جبران کمبود تخصیص می داده می شود. سازگاری سیستم بعنوان کوپلر (سازنده و تعمیرکننده ) بشکه لیبیگ عمل می کند؛ بلند تر شدن کوتاه ترین چوب باعث افزایش گنجایش بشکه می شود.

در عوض در سیستم های بخوبی سازگارشده فاکتور محدود کننده باید تا حد ممکن جبران شود. این مشاهدات جنبه های جبران منبع و حداکثر سازگاری را نشان می دهد.

باتوجه به قانون پارادوکس حداقل ها، ما قانون حداقل را در سیستم های مصنوعی مشاهده می‌کنیم، ولی در شرایط طبیعی سازگاری، بار عوامل مختلف را یکسان می کند و ما می توانیم بپذیریم که قانون حداقل نقض شده است. برعکس اگر یک سیستم مصنوعی نقض معنی دار قانون را نشان دهد ما می توانیم بپذیریم که در شرایط طبیعی سازگاری می تواند این نقض را جبران کند. در سیستم های محدود زیستی در طی تکامل تنظیم با توجه به اتفاقات گذشته صورت می‌گیرد.

اهمیت شناخت قانون حداقل لیبیگ در رشد گیاهان

ترجمه: نرگس اسدیان/ کارشناس تولیدمحتوا