Współdziałanie azotu i siarki w odżywianiu mineralnym roślin zaczyna się już w glebie. Niedobór w niej siarki obniża wykorzystanie dostępnego azotu. Zatem oba składniki powinny znajdować się w glebie w ilościach odpowiednich do zapewnienia największego ich wykorzystania. Za optymalny stosunek dostępnego azotu do dostępnej siarki (N:S) uznaje się 7:1, ponieważ wartości niższe od 7 skutkują spadkiem plonów. Przy braku nawożenia azotem, rzepak wykorzystuje tylko ok. 30 proc. podanej siarki, a po zastosowaniu 60 kg N/ha do ok. 40 proc.

Badania potwierdzają także istnienie licznych zależności pomiędzy siarką i azotem na poziomie rośliny. Jednoczesna niezbędność obu tych pierwiastków wynika z równoczesnego ich udziału w przebiegu szeregu ważnych procesów fizjologicznych w roślinie. Jednym z nich jest redukcja NO3- do NO2- po to, aby jony azotanowe mogły być wbudowywane w aminokwasy. Proces ten jest wysoce uzależniony od obecności/braku siarki. Niezbędność siarki i azotu oraz ich wzajemna zależność występuje także podczas syntezy białka. Azot reguluje wbudowywanie siarki w enzym ATP-sulfurylazę, która katalizuje powstanie cysteiny, a następnie metioniny. Oba te aminokwasy siarkowe są niezbędne do biosyntezy białka w roślinach.

W warunkach deficytu siarki, dodatkowe nawożenie azotem nie wpływa ani na plon, ani na poziom białka w roślinach. Wzrasta natomiast ilość związków niebiałkowych, takich jak: amidy, azotany, azotany oraz aminokwasy.

Zarówno azot, jak i siarka, są niezbędne do przebiegu procesu fotosyntezy, bowiem azot jest składnikiem chlorofilu, a siarka, poprzez aminokwas metioninę, wpływa na jego syntezę. Doświadczalnie stwierdzo no, że przy jednoczesnym nawożeniu rzepaku azotem i siarką wzrasta intensywność fotosyntezy.

Wielokrotnie stwierdzono także, że siarka jest specyficznie włączona w wiązanie azotu atmosferycznego przez rośliny motylkowate. Badania prowadzone z koniczyną białą wykazały, że w roślinach deficytowych w siarkę, wiązanie N2 było drastycznie zredukowane, czego przyczyną były: słaby rozwój brodawek, mała produkcja leghemoglobiny i niska aktywność nitrogenazy. Zastosowanie w uprawie soi 30 kg S/ha skutkowało wzrostem plonu nasion oraz ilości związanego azotu atmosferycznego z ok. 83 kg N/ha do ponad 140 kg N/ha. W doświadczeniach prowadzonych na grochu zastosowanie siarki spowodowało podwojenie ilości azotu związanego przez bakterie brodawkowe. Okazuje się, że korzenie i brodawki grochu mają wysokie zapotrzebowanie na siarkę, a sam proces wiązania N2 jest bardzo wrażliwy na deficyt siarki.