虽然事实上NO3-同化比NH4+同化要消耗更多的能量,但是当NH4+是唯一氮源时,几乎没有植物能很好生长,并且当NH4+浓度过高时,很多植物都会出现中毒症状,表现在叶片褪绿、净光合作用减少、产量低下、阳离子含量低,以及如氨基酸或有机酸等的代谢水平改变。
为了研究嫁接是否可以减轻铵态氮营养对敏感作物(如番茄)的负面影响,在2008至2009年,在德国的一处温室内进行了试验,试验设计采用完全随机区组设计,共做了3个。供试番茄品种选用莫尼梅克(cv. Moneymaker),或者自体嫁接,或者嫁接到常用砧木马克西福特(“Maxifort”)上。前两个试验(4次重复)中,植株被移栽至2升的玻璃容器中,内有加气营养液,评估其营养生长参数和叶片营养成分。在第一个试验里,在NO3- : NH4+比例高的营养液中,研究了植株对5种pH值水平的响应。第二个试验采用5.7 ±0.1的恒定pH值和23毫摩尔的总氮,比较了四种不同NO3- : NH4+比例的营养液对嫁接的影响。第三个试验,研究了在实践中,不同比例的两种氮源对植株营养成分和产量的影响,植株栽培密度1.6株/m2,持续供应营养液,每小区6株,重复2次(见表1)。
营养液的pH值对植物的生长和叶片中的氮、磷或钾的含量都没有影响。但移植20天后,其对叶片中的其他营养素的含量产生了影响:随着营养液的pH值从3.5提高到7.5,钙、镁、铜的浓度升高,而铁、锰、锌的浓度降低。这与之前预测的,pH值对植物养分吸收的影响效果的模型一致。与自体嫁接的植株相比,嫁接的植株具有较高的钙、铁、锌和铜浓度,但是在嫁接与对pH值的响应之间,没有显著的相互作用。
在第二和第三个试验中,增加营养液中的NH4+浓度,结果使叶片生物量和果实产量降低,而且大量和微量元素浓度也受到NO3- : NH4+比例的影响。嫁接组合并没有影响这些参数,也没有发现氮素形态和嫁接之间存在有相互作用。
随着NH4+浓度的增加,阳离子Ca2 +和Mg2 +的吸收都减少(见表1)。这可以用电荷平衡机制来解释,铵态氮的吸收阻碍其他阳离子的吸收,以保持电中性。在该试验中,植株生长量和产量的降低,是由于叶片中钙、镁的浓降低。在含NH4 +的营养液中缺钙会影响细胞膜的完整性,降低镁的浓度,并对线粒体和叶绿体的功能产生负面影响。试验中的气体交换特征参数也支持了这种解释,参数表明70%和100%NH4+的处理使光合活性显著降低。可销售产量随着营养液中NH4+浓度的增加而降低,其主要原因是果实的生理性病害(BER,脐腐病)增加,减少了每株可销售果实数目。在该试验中,脐腐病发病率随着营养液中铵态氮浓度的增加而增加,并且与果实及叶片中的钙含量呈负相关(见表1)。将莫尼梅克( Moneymaker)栽培品种嫁接到砧木马克西福特(“Maxifort”)上,并未减轻铵态氮对敏感作物(如番茄)上的负面影响。
表1. 营养液中的不同NO3- : NH4+比例对灌溉施肥的番茄的产量、脐腐病(BER)和叶片养分含量的影响。氮素的形态对所有参数都有显著影响,但是在嫁接组合之间未发现统计意义上的显著差异(双向ANOVA,采用显著线性效应p≤0.05(*)或0.01(**)。NS=不显著)。

Borgognone, D., G. Colla, Y. Rouphael, M. Cardarelli, E. Rea and D. Schwarz, 2013. Effect of Nitrogen Form and Nutrient Solution pH on Growth and Mineral Composition of Self-Grafted and Grafted Tomatoes. Scientia Horticulturae, 149: 61-69.