Znaczenie siarki dla prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin jest wszechstronne. Niezbędność tego składnika pokarmowego wynika z jego specyficznej roli w metabolizmie roślin. Siarka stanowi istotny element strukturalny, wchodząc w skład aminokwasów, białek, enzymów i witamin oraz utrzymuje w normie parametry fizjologiczne bezpośrednio wpływające na wzrost i rozwój roślin. Związki siarki biorą udział w procesie fotosyntezy, oddychania, wiązania wolnego azotu oraz utrzymaniu odporności roślin w stosunku do chorób i patogenów. Ilościowe zapotrzebowanie na siarkę na ogół jest zbliżone do wymagań pokarmowych roślin względem fosforu, przy czym trawy i zboża pobierają nieco mniejsze ilości siarki niż fosforu, rośliny bobowate pobierają podobne ilości tych składników pokarmowych, podczas gdy krzyżowe i liliowate pobierają więcej siarki niż fosforu.

Ile siarki potrzebują rośliny?

Optymalna zawartość siarki w roślinach uprawnych zawiera się w granicach od 0,05 do 1,5% suchej masy, ale najczęściej mieści się w przedziale od 0,2 do 0,5%. Niekiedy może dochodzić do 2%. Rośliny uprawne pod względem wymagań pokarmowych w stosunku do siarki dzielą się na trzy grupy:

• Pierwszą grupę stanowią rośliny o bardzo dużym zapotrzebowaniu na siarkę, do których należą głównie rośliny krzyżowe – rzepak, kapusta, gorczyca, rzodkiew i rzepa oraz liliowate – cebula, czosnek. Rośliny te ze średniej wielkości plonem pobierają około 40 kg siarki z hektara, przy czym wielkość pobrania może dochodzić nawet do 80 kg siarki z hektara. Rośliny te produkują specyficzne związki siarki, od których zależy ich przydatność użytkowa, takie jak kwasy tłuszczowe czy olejki gorczyczne. 
• Do grupy roślin o dużym zapotrzebowaniu na siarkę, pobierających od 20 do 40 kg siarki z hektara należą rośliny bobowate, zwłaszcza lucerna, koniczyna i strączkowe oraz burak cukrowy i pastewny. Wysokie wymagania pokarmowe roślin bobowatych w stosunku do siarki związane są z ich symbiozą z bakteriami wiążącymi wolny azot oraz z produkcją przez nie dużych ilości białka. W przypadku buraków wynikają one z wysokiej produkcji biomasy. 
• Do trzeciej grupy roślin o relatywnie niewielkim zapotrzebowaniu na siarkę należą różne gatunki traw łąkowych i pastwiskowych, zboża oraz ziemniaki. Rośliny te pobierają od 12 do 25 kg siarki z hektara i reagują na nawożenie siarką przy wyższym poziomie nawożenia innymi składnikami pokarmowymi, szczególnie azotem. 

     Zapotrzebowanie roślin na siarkę uzależnione jest również od fazy wzrostu i rozwoju rośliny. Rośliny najintensywniej pobierają ten pierwiastek do okresu kwitnienia, zaś w późniejszych fazach rozwojowych tempo pobierania siarki maleje. Zawartość siarki w roślinie zależy od jej organu. Niższe zawartości tego pierwiastka znajdują się w korzeniach niż w liściach, które są organami gromadzącymi większe ilości białka.

Za co siarka odpowiada w roślinie?

     W roślinie siarka spełnia dwie zasadnicze funkcje: strukturalną, stanowiąc składnik aminokwasów, białek i tłuszczów oraz funkcję metaboliczną. Najważniejsza rola siarki wynika z jej obecności w większości białek. Wchodzi ona w skład aminokwasów niezbędnych do ich syntezy, a mianowicie cystyny, cysteiny i metioniny. Szacuje się, że ponad 90% całkowitej puli siarki zgromadzonej w roślinach występuje w postaci aminokwasów. Cysteina jest prekursorem innych związków siarkowych, w tym metioniny i biotyny. Z kolei metionina kontroluje procesy biosyntezy chlorofilu, pektyn, ligniny i flawonoidów. Aminokwasy siarkowe stanowią prekursory innych związków niezbędnych w metabolizmie, takich jak kwas liponowy (w brokułach i szpinaku), tioredoksyna czy sulfolipidy wchodzących w skład błon komórkowych.

     Istotną funkcją siarki w roślinach jest tworzenie grup dwusiarczkowych, które występują zarówno w białkach, jak i innych związkach pełniących ważne funkcje w metabolizmie, takich jak koenzym A czy ferredoksyna. Koenzym A kontroluje procesy oksydoredukcyjne i proces fotosyntezy, pełni rolę specyficznego nośnika, uczestniczy w syntezie kwasów tłuszczowych i metabolizmie tłuszczów. Z kolei ferredoksyna jest składnikiem grup prostetycznych enzymów, kontroluje reakcje oksydoredukcyjne i transport elektronów, jest elementem aparatu fotosyntetycznego roślin, uczestnicząc w redukcji CO₂. Bierze udział (decyduje o aktywności nitrogenazy) w redukcji azotu cząsteczkowego przez bakterie brodawkowe żyjące w symbiozie z roślinami bobowatymi, jak również przez wolno żyjące bakterie, na przykład Clostridium pasteurianum i Azotobacter. Uczestniczy  w syntezie cysteiny i redukcji azotanów do amoniaku.

      Siarka jest składnikiem witamin i wielu związków, nadających specyficzny smak i zapach roślinom, o czym będzie można przeczytać w kolejnym artykule.

dr hab. Marzena S. Brodowska