Основными усвояемыми формами азота для высших растений являются ионы аммония и нитрата. Наиболее полно вопрос об использовании растениями нитратного и аммиачного азота разработан академиком Д. Н. Прянишниковым (1955) и его сотрудниками. Ими была установлена равноценность этих источников азота и изучены условия эффективного использования его высшими растениями.
Одним из важнейших факторов, определяющих поглощение растениями неорганических форм азота, является реакция питательной среды. В слабокислой среде, при рН 5, лучше поглощаются нитраты. Наоборот, в нейтральной среде, при рН 7, преимущество имеет аммоний. Для усвоения аммония большое значение имеет и наличие в среде достаточного количества ионов кальция.
Физиологическая особенность процессов усвоения заключается в том, что аммоний сразу после поглощения метаболизируется в корнях, превращаясь в азот аминокислот и амидов. Концентрация аммония в тканях и пасоке обычно очень низкая. Поэтому аммонийная форма азота эффективна только при условии высокой фотосинтетической активности или достаточного количества запасных углеводов. При недостатке органических кислот аммиак не успевает связываться и может быть токсичным для растения.
Судьба поглощенного растениями нитрата может быть различной. Поступившие нитраты либо запасаются в вакуолях клеток корня, либо подаются с пасокой в надземную систему. Включаться в органические соединения они могут как в корнях, так и в листьях. Причем метаболизация нитратов начинается с их восстановления до аммония. Поэтому были основания полагать, что аммонийное питание энергетически значительно более выгодно, чем нитратное.
На поглощение растениями нитратов и аммония существенно влияет температура среды. Причем реакция самых разных растений на температурные воздействия оказывается очень сходной: при пониженной температуре относительно или даже абсолютно больше поглощается аммония, чем нитрата, увеличивается метаболическая нагрузка корней по ассимиляции азота. Наиболее не устойчивым к низкой температуре этапом азотного обмена является загрузка ксилемы азотистыми соединениями, особенно нитратами. Замедление оттока приводит к снижению их поглощения.
Таким образом, предпочтительность использования растениями разных форм минерального азота зависит от ряда условий (рН и ионного состава среды, наличия достаточного пула органических кислот, способных связывать аммиак, температуры и др.). Все эти факторы необходимо учитывать при разработке мероприятий по повышению эффективности применения азотных удобрений.