作物能吸收利用的氮素形态有氨基酸、尿素、氨、铵、硝酸根及亚硝酸根，但主要是铵离子和硝酸根离子。酸性环境不利于作物铵离子的吸收，但碱性环境不利于作物对硝态氮的吸收。
作物根系吸收NH4+的机理与K+ 相似，都是通过载体传递透过细胞质膜的，所以常常表现出二者之间竞争吸收。 进入细胞内的的NH4+很快与有机酸反应形成氨基酸，然后再向地上部运输，很少以NH4+的方式直接运输到地上部。如果氮素供应充足，作物体内氨浓度会很高，过多的氨对作物有毒害作用。但由于谷氨酸和天门冬氨酸可以消除氨过多的危害。
作物吸收NO3—是一个主动吸收过程，Ca2+的存在有利于作物对NO3—的吸收。吸收的NO3—一部分可进入根细胞的液泡中贮存起来，而大部分既可以在根部被同化为氨基酸，也可以NO3—的形式直接通过木质部运往地上部。作物吸收的硝态氮不能直接被同化为氨基酸等有机氮化合物，必须先还原为氨，还原过程包括两个步骤。硝酸还原酶是一种诱导酶，其活性受铵离子抑制，但钼是其活化剂，所以缺钼时，作物体内出现硝酸盐累积。亚硝酸还原酶不需要钼，但需要铁和铜。硝酸根被还原为铵是一个需要能量的过程，受光照和温度的影响非常大。
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