Schwefel und seine Bedeutung für Kulturpflanzen
Schwefel ist ein unverzichtbarer Nährstoff für Ackerkulturen. Durch den starken Rückgang der Schwefeleinträge über die Luft gewinnt die Schwefelversorgung im Ackerbau an Bedeutung. Das Element ist an vielen Prozessen im Pflanzenstoffwechsel beteiligt und sorgt unter anderem für eine reibungslose Verwertung von Stickstoff in der Pflanze.
Warum ist Schwefel für die Pflanze wichtig?
Schwefel ist für die Pflanze ein essenzieller Makronährstoff, der in ähnlichen Mengen benötigt wird, wie Phosphor oder Magnesium. Er ist Bestandteil mehrerer Aminosäuren (Methionin, Cystein und Cystin) und deshalb unabdingbar für die Proteinbildung.
Die Pflanze benötigt diese schwefelhaltigen Proteine unter anderem für die Photosynthese, genauer gesagt zur Herstellung des grünen Pflanzenfarbstoffs Chlorophyll und der Chloroplasten. Ausserdem sind schwefelhaltige Proteine Bestandteile der Wurzelknöllchen von Leguminosen, die Luftstickstoff für die Pflanze fixieren.
Aber auch in B-Vitaminen und sekundären Pflanzenstoffen sind sie enthalten. Beispielsweise in den Glucosinolaten, die im Raps unter anderem für Schärfe und Bitterkeit verantwortlich sind, aber auch zur Abwehr von Schädlingen dienen.
Auswirkungen von Schwefelmangel
Schwefelmangel führt zu einer verminderten Proteinbildung, sowie zu einer Abnahme der Chlorophylldichte und damit zu einer reduzierten Photosyntheseleistung. Bei Leguminosen wird durch Schwefelmangel zudem die biologische Stickstofffixierung beeinträchtig. Die Folge ist ein verminderter Ertrag und eine geringere Qualität der Ernte.
Funktionelle Beziehung von Schwefel und Stickstoff
Auch ein ausgewogenes Verhältnis von Schwefel und Stickstoff in der Pflanze ist für die Proteinbildung wichtig. Schwefel ist ein Bestandteil von Enzymen, die für die Reduktion von Nitrat in der Pflanze notwendig sind.
Bei Schwefelmangel kann der aufgenommene Stickstoff nicht vollständig verwertet werden, was zu einem Nitratstau führt. In der Folge kann die Pflanze den verfügbaren Stickstoff nicht mehr nutzen und die Stickstoffeffizienz sinkt. Zudem kann der ungenutzte Stickstoff die Umwelt belasten.
Vorkommen von Schwefel im Boden
Die Pflanzen nehmen Schwefel in Form von Sulfat (SO42-) aus der Bodenlösung auf. Sulfat ist – ähnlich wie Nitrat – sehr mobil und wird deshalb leicht in tiefere Bodenschichten verlagert und ausgewaschen. Umgekehrt ist auch der kapillare Aufstieg von Sulfat aus tieferen Bodenschichten möglich.
Der überwiegende Teil des Schwefels im Boden (80 bis 95 %) ist in der organischen Substanz gebunden. Dieser Schwefel wird erst nach der Mineralisierung durch Bodenmikroorganismen zu Sulfat pflanzenverfügbar.
Der Verlauf der Mineralisierung von Schwefel im Frühjahr entspricht ungefähr derjenigen von Stickstoff. Eine nennenswerte Nachlieferung aus der organischen Substanz setzt meist erst bei höheren Bodentemperaturen ab etwa Mai ein. Für Kulturen mit erhöhtem Schwefelbedarf im Frühjahr (z.B. Raps) kommt diese Nachlieferung zu spät.
Anorganische Schwefelverbindungen
Neben der organischen Substanz gibt es im Boden auch anorganische Schwefelformen, die etwa 5 bis 10 Prozent des gesamten Schwefels ausmacht. Dazu gehört Sulfat, das an Kationen wie Calcium, Magnesium, Eisen oder Aluminium gebunden ist.
Ebenfalls zur anorganischen Fraktion gehören an Tonminerale absorbierte Schwefelverbindungen, sowie Schwefel, der in elementarer Form vorliegt. Elementarer Schwefel wird im Boden durch Schwefelbakterien zu Sulfat oxidiert. Dieser Prozess ist stark temperaturabhängig und wirkt versauernd.
Aline Dallo, FiBL
Weiterführende Informationen
Schwefel (Rubrik Nährstoffversorgung)
Projekt Schwefelversorgung im Bioackerbau (FiBL Projekte)
