De reactie van een plant op een beperkt aanbod van voedingsstoffen

De reactie van een plant op een beperkt aanbod van voedingsstoffen:

Theorieën over de manier waarop de planten reageren op de afwezigheid van voedingsstoffen, zijn talrijk.
Voorbeelden hiervan zijn de Redfield-ratio en de Wet van Liebig. Maar zijn deze theorieën wel juist?

Redfield ratio (Redfield stoichiometrie)
Er is een atomaire (niet het gewicht) verhouding van koolstof (C), stikstof (N) en fosfor (P) en fytoplankton in de diepe oceaan, en dit is C: N: P = 106: 16: 1
Deze ratio is voor het eerst in 1934 beschreven door Alfred C. Redfield, die voor zijn werk gegevens van de Atlantische Oceaan, de Indische en Stille Oceaan, en een aantal zeeën heeft geanalyseerd. En wat heeft dit met aquariumvoeding te maken?
De Redfield verhouding word door aquarists vaak gebruikt zowel om algengroei te beperken, en tevens voor aanbod verhoudingen van voedingsstoffen voor planten. De meeste meststoffen worden gefabriceerd door de bepaling van de hoeveelheid voedingsstoffen wat gebaseerd is op de Redfield ratio.

Wet van Liebig
Deze wet zegt dat de groei wordt beperkt door de afwezigheid van minimaal één element van het totale aanbod van voedingstoffen. En daarbij is een tekort van een bepaald element in de voeding een bekend oorzaak voor slecht groeiende planten.

De ontdekking van deze wet wordt meestal toegeschreven aan de resultaten van het onderzoek Justus von Liebig (1840), hoewel de principes eerder (1828) in een artikel van een landbouwkundige en chemicus Carl Sprengel is gepubliceerd.

Deze Wet van de minimum wordt vaak aangetoond in een afbeelding van een emmer van Dr. Dobeneckse waar de maximale groeisnelheid word bepaald door het laagste niveau (= voedingsstof die het minste aanwezig is). Op deze Wet is ook de Estimative Index gebaseerd. Echter, na verloop van tijd, hebben wetenschappers aangetoond dat verschillende soorten algen en een verscheidenheid van meer dan 400 soorten van aquariumplanten die we gebruiken; ze vereisen allemaal verschillende verhoudingen van voedingsstoffen, er is geen enkele universele geldige relatie onderling.

Zij toonden echter aan dat een universele dosering niet leid tot ernstige tekorten van alle essentiële voedingsstoffen.
De Redfield ratio en de Wet van de Minimum zijn daarom de meest nauwkeurige manieren tot het aanbieden van voedingsstoffen.

MLH: Hypothese van meerdere tekorten = MLH (multiple limitation hypothesis)
Deze hypothese is gebaseerd op de theorie dat de groei van planten ernstig word belemmerd als alle voedingstoffen op hetzelfde moment worden aangeboden (niet alleen een enkele voedingsstof, zoals voorzien in de Wet van het Minimum).
Deze theorie beweert dan ook dat als de groei wordt beperkt door één voedingsstof de plant al haar energie gaat gebruiken om dit toch te verkrijgen waardoor de opname van andere voedingstoffen word beperkt en bemoeilijkt.
Het resultaat is een heropname van interne voorraden waardoor een dynamisch equilibrium ontstaat wat resulteert in een beperkte opname van externe voedingstoffen.
Een van de vereisten van deze theorie is dat voedingstoffen in zekere mate uitwisselbaar zijn via een gemeenschappelijke speler, zoals koolstof. Een typisch voorbeeld van dit model zijn de problemen bij de groei van moerasplanten die typisch door bovengrondse tekorten worden veroorzaakt (bijvoorbeeld door koolstof en licht) en ondergrondse tekorten (bijvoorbeeld stikstof).

Dus planten waarvan de groei wordt beperkt door een tekort aan koolstof krijgen een tragere groei van de wortels waardoor de stikstof inname word beperkt.
Voor planten waarvan de groei wordt beperkt door stikstofgebrek krijgen groeiproblemen met nieuwe scheuten omdat de opname van koolstof via fotosynthese word beperkt. Deze theorie impliceert dat als de plantengroei word beperkt door een koolstoftekort dit kan worden gecompenseerd door extra stikstof toe te voegen.
Een dergelijke situatie houdt dit dat als de planten waarvan de groei word beperkt door stikstofgebrek deze positief kan reageren op extra koolstof.
De Wet van Liebig en de MLH geven dan ook heel verschillende reacties bij het toevoegen van een voedingstof.
Volgens de MLH theorie gaan planten positief reageren op de toevoeging van een extra voedingsstof, terwijl volgens de wet van Minimum planten juist alleen positief reageren als de beperkende voedingsstof word aangevuld. (maw: de laagste concentratie voedingstof die de planten in hun groei beperken). De MLH hypothese blijkt geldig te zijn bij koolstof, water en stikstof, bij andere bronnen is dat niet zo duidelijk.

De resultaten van het moderne onderzoek
Bron; Rubio, G. Zhu, J. en JP LYNCH. Beschikbaar via: http://www.amjbot.org/cgi/doi/10.3732/ajb.90.1.143

Recente onderzoeksresultaten laten zien dat noch de Wet van Liebig, noch de hypothese MLH, voldoende rekening houden met de reacties van andere beschikbare minerale voedingsstoffen.
Volgens deze resultaten, de reactie op de afwezigheid (dwz. niet-beschikbaarheid) van een bepaalde voedingstof word beheerst door de Wet van Liebig, terwijl de reactie op de aanwezigheid van andere voedingsstoffen worden beheerst door de hypothese MLH, en in sommige gevallen worden planten niet eens gestuurd door één van deze modellen.
De analyse van 60 verschillende reacties van planten op de beschikbaarheid van andere voedingsstoffen zijn 23 gecontroleerde reacties toegeschreven aan de Wet Liebig, er zijn 20 reacties bekend met onbekende oorzaak en in 17 gevallen worden de reacties van de planten toegeschreven aan de hypothese MLH.
Deze analyse toonde aan dat de manier waarop planten essentiële voedingsstoffen opnemen, verschillend kan zijn voor elke voedingsstof.

Dit betekent ook dat de plant op afwezigheid van een bepaalde voedingsstof kan reageren op de Wet van Liebig, terwijl de beschikbaarheid van andere voedingsstoffen tegelijkertijd reageren op de hypothese MLH en de beschikbaarheid van andere voedingsstoffen de plant nog steeds kan reageren op een andere wijze die nog niet bekend zijn.

Onze pogingen om te anticiperen op de manier waarop de aquariumplanten gaan reageren op het gebrek aan of overmaat aan voedingsstoffen in onze aquaria (of het de Wet van het minimum, Redfield ratio, MLH, of andere theorie is), zijn dus ze meestal zeer vereenvoudigde modellen. Maar de realiteit is vaak veel ingewikkelder.

Echter, als uw voor een aquarium een aantal veel voorkomende methode van bemesting gebruikt gebaseerd op de EI, komt tekort aan voedingsstoffen erg weinig voor.

Bron: Is Tom Barr Wrong? https://www.youtube.com/watch?v=jYGML1bOia8

The Small Planted Tank