氮素对植物生长发育、产量形成与品质好坏有极为重要的作用。从营养意义来讲，作物在生长发育过程中主要吸收两种矿质氮源，即铵态氮和硝态氮。一般认为NO3-的吸收是逆电化学势梯度进行的主动过程，而NH4+是与H+进行交换吸收的。NH4+与NO3-吸收到作物体后，除硝态氮需先还原成NH4+ （NH3）以外，其余同化过程完全相同。据研究，作物对NH4+、NO3-的吸收量因作物特性、种类和环境条件而变化。
铵、硝态氮的营养生理性质
铵、硝态氮都是植物和微生物的良好氮源，可以被它们直接吸收和利用。这两种形态的氮素约占植物吸收阴阳离子的80%。
植物在吸收和代谢两种形态的氮素上存在不同。首先，铵态氮进入植物细胞后必须尽快与有机酸结合，形成氨基酸或酰胺，铵态氮以NH3的形态通过快速扩散穿过细胞膜，氨系统内的NH4+的去质子化形成的NH3对植物毒害作用较大。硝态氮在进入植物体后一部分还原成铵态氮，并在细胞质中进行代谢，其余部分可“贮备”在细胞的液泡中，有时达到较高的浓度也不会对植物产生不良影响，硝态氮在植物体内的积累都发生在植物的营养生长阶段，随着植物的不断生长，体内的硝态氮含量会消耗净尽，至少会大幅下降。这是一切植物的共性。因此单纯施用硝态氮肥一般不会产生不良效果，而单纯施用铵态氮则会发生铵盐毒害，在水培条件下更易发生。
植物吸收铵、硝态氮的能力
植物对铵、硝态氮吸收情况除与植物种类有关外，外界环境条件有着重要的影响。其中溶液中的浓度直接影响吸收的多少，温度影响着代谢过程的强弱，而土壤pH影响着两者进入的比例：在其他条件一致时，pH低，有利于硝态氮的吸收；pH高，有利于铵态氮的吸收。
一般情况下，同时施用铵态氮和硝态氮肥，往往能获得作物较高的生长速率和产量。同时施用两种形态氮，植物更易调节细胞内pH值和通过消耗少量能量来贮存一部分氮。两者合适的比例取决于施用的总浓度：浓度低时，不同比例对植物生长影响不大，浓度高时，硝态氮作为主要氮源显示出优越性。
影响两种氮素形态效果的主要因子是作物种类，同一作物的不同品种、气候条件、土壤和氮肥用量。现以小麦对这两种形态氮肥的反应为例：施氮量为 120kg/hm2，均作播前种肥一次施入。在大田试验条件下，单独供给硝态氮和供给硝态氮加铵态氮（硝态氮∶铵态氮＝2∶1）时，小麦生长发育良好；而单独供给铵态氮时，小麦生物产量与籽粒产量均有所下降；供给铵态氮加硝态氮（铵态氮∶硝态氮＝2∶1）时，小麦生物产量与籽粒产量介于单独供给铵态氮与单独供给硝态氮之间。
植物吸收铵、硝态氮的偏好
虽然铵、硝态氮都是植物根系吸收的主要无机氮，但不同作物对其有不同偏好性。适应酸性土壤生长的嫌钙植物和适应低氧化还原势土壤条件下生长的植物（如水稻）嗜好铵态氮，有些植物如马铃薯，适于低pH，供应铵态氮，可使介质pH降低，对植株，特别对根系生长有明显优点。某些植物施用铵态氮肥能否获得较高的生长速率和产量，主要取决于根部温度以及影响根部碳水化合物供应的因素，如光照强度等。pH低时，施用铵态氮肥不利，但pH大于7时，施用铵态氮会使介质中游离氨浓度增加，也有不利影响。在高等植物中，营养生长尤其是生殖生长速率较高，与铵态氮对体内激素平衡的关系密切。相反，喜钙植物和适于高 pH石灰性土壤生长的植物，优先利用硝态氮，大多数旱地作物，如玉米，对硝态氮偏好；在等氮量供应情况下，硝态氮的增产效果更突出。蔬菜是一类很容易累积硝酸盐的作物，又是对硝酸盐非常偏爱的作物。在田间，由于尿素态氮或铵态氮会很快转化为硝态氮，施用这两类形态的氮素，对蔬菜并没有什么不良后果，但水培试验中，只要营养液中加入硝态氮，没有铵态氮、尿素态氮，蔬菜正常生长，并没有因未加入这两种形态氮素而受到任何影响。相反，没有硝态氮而加入尿素或任何铵态氮，蔬菜就生长不正常，甚至绝收。例如：莴笋、菠菜、小白菜、和大青菜4种作物在溶液培养条件下，单独供给硝态氮，4种作物均生长发育良好；供给硝态氮加铵态氮（硝态氮∶铵态氮＝1∶1），生长量均有所下降，而单独供给铵态氮时，生长量则大幅下降。
烟草是一种对硝态氮反应良好的作物，施用硝态氮不但能提高其产量，也能改善其品质。水稻终生以水为家，铵态氮一直被认为是其最好氮源。但最近的试验结果表明，水稻也喜欢硝态氮，后期补施一些硝态氮肥会有锦上添花之效，获得更高的产量。
随着外界浓度升高，硝态氮作氮源的优势明显增加，铵态氮抑制植物生长的效应也更明显。1980年Hageman在综述了一个世纪以来关于氮素形态对植物的影响后指出，Amon1937年提出的“铵态氮和硝态氮都可以为植物生长和生产提供足够的氮源，但硝态氮似乎更安全”的观点仍然是正确的。
