Minimumgesetz

Das Minimumgesetz (von lateinisch minimum, „das Geringste“; von Carl Sprengel 1828 veröffentlicht, von Justus von Liebig in erweiterter Form popularisiert) besagt, dass das Wachstum von Pflanzen durch die im Verhältnis knappste Ressource (Nährstoffe wie Kohlenstoffdioxid, Wasser, Licht etc.) eingeschränkt wird. Anders ausgedrückt: "Die Höhe des Ertrages hängt von jenem Nährstoff ab, welcher in geringster Menge vorliegt." Diese Ressource wird auch als Minimumfaktor bezeichnet. Bei Vorliegen eines solchen Mangelfaktors gibt es keinen Einfluss auf das Wachstum, wenn eine Ressource hinzugegeben wird, die bereits im benötigten Umfang vorhanden ist. Das Minimumgesetz von Carl Sprengel ist unter anderem eine wichtige Grundlage bei der Düngung.

Erste systematische Untersuchungen zum Minimumgesetz führte Carl Sprengel ab 1828 durch, angeregt durch seine Tätigkeit in Möglin als Schüler des Vaters rationeller Landwirtschaft, Albrecht Daniel Thaer. Er begründete das Minimumgesetz in der Mineraltheorie „...denn es ist nicht zu bestreiten, wenn eine Pflanze 12 Stoffe zu ihrer Ausbildung bedarf, so wird sie nimmer aufkommen, wenn nur ein einziger an dieser Zahl fehlt, und stets kümmerlich wird sie wachsen, wenn einer derselben nicht in derjenigen Menge vorhanden ist, als es die Natur der Pflanze erheischt“ (vgl. Wendt 1950, S. 129).

Als Modell des Gesetzes fungiert die Faßregel, illustriert als „Minimum-Tonne“: Eine Tonne mit unterschiedlich langen Dauben lässt sich nur bis zur Höhe der kürzesten Daube füllen. Genauso kann ein Organismus sich nur so weit entwickeln, wie es die knappste Ressource erlaubt.

In der ökonomischen Theorie der Produktion wird ein ähnliches Gesetz durch die Leontief-Produktionsfunktion beschrieben.

Minimumfaktor und Ertrag

Das Minimumgesetz bildet eine besondere Grundlage der quantitativen Agrikulturchemie seit Mitte des 19. Jahrhunderts. Zu jener Zeit waren viele Böden in Mitteleuropa durch die starke Nutzung an zahlreichen Nährstoffen verarmt. Die Einführung der Mineraldüngung brachte ganz erhebliche Ertragssteigerungen. Heute sind fünf- bis sechsfach höhere Erträge üblich.

Im Laufe der Zeit zeigte sich, dass das Minimumgesetz nicht unter allen Bedingungen einheitlich gilt. Es wurde daher 1895 von Georg Liebscher mit dem Optimumgesetz ergänzt: Die Pflanzen nutzen den im Minimum vorhandenen Produktionsfaktor zu umso größerer Substanzproduktion aus, je mehr die anderen Produktionsfaktoren in optimalen Verhältnissen vorliegen.

1909 erschien dann Eilhard Alfred Mitscherlichs Beitrag Das Gesetz des Minimums und das Gesetz des abnehmenden Bodenertrages. Demnach kann jeder einzelne Wachstumsfaktor mit einer ihm spezifischen Intensität (Wirkungsfaktor) die Ertragshöhe steigern. Mit zunehmender Annäherung an den Höchstertrag wird jedoch durch eine weitere Steigerung eines Wachstumsfaktors im Vergleich zum Aufwand der Mehrertrag deutlich geringer.

Futtermittel-Supplementierung

Die biologische Wertigkeit der Proteine von Lebensmitteln und Futtermitteln wird durch die jeweils im Verhältnis knappste Aminosäure bestimmt. Durch die Zugabe geringer Mengen einer nährwertlimitierenden Aminosäure zu einem Futtermittel kann dessen Nährwert deutlich gesteigert werden. Die Supplementierung von Futtermitteln mit Lysin und/oder Methionin ist mit mehreren Milliarden € Jahresumsatz von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung für industrielle Aminosäure-Hersteller.

Siehe auch

Limitierender Faktor
Flaschenhals (englisch bottleneck)

Literatur

Arnold Finck: Pflanzenernährung in Stichworten. 3., überarbeitete Auflage. Hirt, Kiel 1976, ISBN 3-554-80197-6.
Georg Liebscher: Untersuchungen über die Bestimmung des Düngerbedürfnisses der Ackerböden und Kulturpflanzen. In: Journal für Landwirtschaft. Bd. 43, 1895, ISSN 0368-2943, S. 49–216.
Eilhard Alfred Mitscherlich: Das Gesetz des Minimums und das Gesetz des abnehmenden Bodenertrages. In: Landwirtschaftliche Jahrbücher. Bd. 38, 1909, ISSN 0368-8194, S. 537–552.
Günter Wendt: Carl Sprengel und die von ihm geschaffene Mineraltheorie als Fundament der neuen Pflanzenernährungslehre, Wolfenbüttel 1950, 1. Auflage, S. 129, Stichwort:Mineraltheorie.