EKOLOGI #1: Hukum Minimum Liebig

SEJARAH

            “Hukum minimum Liebig” merupakan konsep yang telah berkembang dalam ilmu pertanian. Pada tahun 1828, Carl Sprengel mendalilkan teori nutrisi mineral tanaman, yang menyatakan bahwa tanaman membutuhkan unsur-unsur mineral untuk berkembang. Kemudian teori ini diformulasikan ke dalam hukum minimum (van der Ploeg et al. 1999).

Carl Sprengel adalah seorang ahli kimia yang telah banyak menulis buku-buku mengenai kimia pertanian, ilmu tanah, perbaikan tanah, pupuk dan nutrisi tanaman, dan produksi tanaman pertanian. Meskipun begitu, artikel yang ditulis Carl Sprengel mengenai hukum minimum tidak begitu menjadi perhatian pada eranya.

            Hukum ini lebih populer melalui buku yang ditulis oleh seorang ahli agronomi, Justus von Liebig (1855). Hal ini disebabkan oleh isi bukunya lebih bersifat umum dan membahas isu terbaru pada masa itu, mengenai pertumbuhan populasi dan ancaman kelaparan. Pada buku tersebut tersisip tulisan Liebig yang menyatakan bahwa pertumbuhan tidak dikendalikan oleh total sumberdaya yang tersedia, tetapi dikendalikan oleh sumberdaya yang paling sedikit (faktor pembatas) (Jerz 2013). Sehingga hukum ini lebih dikenal sebagai “Hukum Minimum Liebig”. Kontroversi mengenai penemu hukum tersebut, memicu para ahli untuk menamainya sebagai “Hukum Minimum Sprengel-Liebig”.

HUKUM MINIMUM: TEORI DAN APLIKASI

Pada dasarnya konsep hukum minimum dikembangkan untuk tanaman pertanian guna meningkatkan hasil panen. Liebig merumuskan hukum ini hanya terhadap nutrisi tanaman yang diantaranya:

1. Pertumbuhan dibatasi oleh sumberdaya yang disediakan, setidaknya cukup bagi yang dibutuhkan oleh tanaman.
2. Pertumbuhan sebanding dengan ketersediaan sumberdaya yang terbatas.
3. Pertumbuhan tidak dapat ditingkatkan melalui penambahan sumberdaya lain yang bukan merupakan faktor pembatas.

Pada intinya, hukum tersebut menyatakan bahwa pertumbuhan tanaman dibatasi oleh satu – dan hanya satu – sumber daya pada satu waktu tertentu (Farrior et al. 2013). Hal ini terjadi setelah tanaman memerlukan satu sumber daya pembatas tersebut dan di sisi lain sumber daya lain kemungkinan menjadi terbatas. Liebig menggunakan sebuah tong (barrel) untuk mengilustrasikan hukumnya (Gambar 1). Kini ilustrasi ini dikenal dengan nama “Liebig’s barrel” (Jerz 2013).

Liebig’s barrel mengasumsikan setiap individu papan sebagai sumber daya (misalnya nitrogen atau air) dan tinggi masing-masing papan dapat disamakan sebagai persediaan sumber daya yang diperlukan tanaman. Kemudian biomasa tanaman digambarkan oleh level air di dalam tong. Berdasarkan gambar 1 dijelaskan bahwa pertumbuhan dibatasi oleh tinggi dari papan yang paling pendek, yaitu ketersediaan sumber daya yang paling sedikit.Tong akan menahan air lebih banyak jika dilakukan peningkatan terhadap tinggi papan (sumber daya yang menjadi pembatas). Apabila papan yang terpendek ditambahkan atau menjadi lebih panjang daripada papan yang lain maka hal ini akan mengubah status sumber daya yang paling sedikit, dan pertumbuhan tanaman tidak akan meningkat sampai sumber daya yang paling sedikit tersebut ditingkatkan (Christiansen 2012). Artinya, sumber daya yang bukan merupakan sumber daya pembatas akan sia-sia jika status sumber daya lain yang menjadi pembatas tidak diselesaikan terlebih dahulu.

            Sebuah uji sederhana telah dilakukan terhadap hipotesis dari hukum minimum tersebut, yakni respon pertumbuhan tanaman terhadap persediaan nitrogen (N) dan fosfor (P). 

 

Gambar diatas menunjukkan bahwa tidak ada respon terhadap pertumbuhan tanaman atas penambahan P. Kemudian, pada Gambar 2b dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan pertumbuhan tanaman setelah ditambah dengan faktor pembatas tunggalnya, yaitu N. Namun, ketika tanaman dibatasi oleh satu sumber daya saja yaitu N, maka penambahan P tidak akan meningkatkan biomassa tanaman.

Hal tersebut juga telah terbukti pada penelitian Suyamto (2010) dalam menyusun strategi penerapan pemupukan rasional spesifik lokasi. Pemupukan rasional spesifik lokasi adalah memberikan jenis hara yang memang kurang ke dalam tanah melalui pemupukan (N, P, K) dengan dosis sesuai kebutuhan tanaman pada lokasi/kondisi kesuburan tanah tertentu (spesifik). Menurut Suyamto (2010), apabila hara yang kurang hanya N maka yang ditambahkan hanya pupuk N dan tidak memerlukan pupuk majemuk lengkap.

REFERENSI

Christiansen CT. 2012. The Oposing Paradigms in Resource Limitation on Plant Growth. [29-09-2013; 5.57 am]. diakses pada http:// http://post.que ensu.ca/~biol953/Casper%20Christiansen%20-%20The%20opposing%20paradig ms%20in%20resource%20limitation%20on%20plant%20growth.pdf.

Farrior CE, Tilman D, Dybzynki R, Reich PB, Levin SA, Pacala SW. 2013. Resource limitation in a competitive context determines complex plant responses to experimental resource additions. Ecological Society of America (in press).

Jerz JL. 2013. Liebig’s Law of The Minimum. [29-09-2013; 06.00 am] diakses pada http://en.wikipedia.org/wiki/Liebig%27s_law_of_the_minimum.

Suyamto. 2010. Strategi dan implementasi pemupukan rasional spesifik lokasi. Pengembangan Inovasi Pertanian. 3(4): 306-318.

van der Ploeg, Böhm W, Kirkham MB. 1999. History of soil science: On the origin of the theory of mineral nutrition of plants and the law of the minimum.  Journal of Soil Science Society of America. 63:1055–1062.