Pomimo faktu, że asymilacja NO3- wymaga więcej energii niż asymilacja NH4+, niewiele gatunków roślin dobrze funkcjonuje, kiedy NH4+ jest jedynym źródłem azotu, a u wielu roślin występują objawy toksyczności, kiedy są one poddane działaniu wysokich stężeń NH4+. Można zaobserwować uszkodzenia takie jak chloroza liści, zmniejszenie skuteczności fotosyntezy netto, niższy plon roślin, mniejsza zawartość kationów oraz zmiany w poziomie metabolitów takich jak aminokwasy czy kwasy organiczne.
W celu przeanalizowania, czy szczepienie może zmniejszać negatywny wpływ nawożenia amonem w przypadku wrażliwych upraw takich jak pomidor, przeprowadzono trzy eksperymenty w latach 2008–09, w układzie losowych bloków kompletnych w szklarni w Niemczech. Rośliny pomidora odmiany Moneymaker były samodzielnie szczepione lub szczepione na popularnej podkładce Maxifort. W przypadku pierwszych dwóch doświadczeń (w 4 powtórzeniach) rośliny przenoszono do szklanych naczyń o pojemności 2 l z napowietrzonym roztworem składników odżywczych. Oceniano parametry wzrostu wegetatywnego oraz zawartość składników odżywczych w liściach. W pierwszym doświadczeniu reakcję roślin na 5 poziomów pH analizowano w roztworze składników odżywczych o dużej proporcji NO3- do NH4+. W drugim eksperymencie porównywano efekt szczepienia przy czterech różnych proporcjach NO3- do NH4+ w roztworze składników odżywczych, przy stałym pH wynoszącym 5,7±0,1 i całkowitej zawartości N wynoszącej 23 mM. Wpływ ekspozycji na te proporcje dwóch źródeł azotu w praktyce, na zawartość składników odżywczych w roślinie i plon analizowano w trzecim eksperymencie, na roślinach uprawianych w rowkach, które w sposób ciągły nawożono roztworem składników odżywczych, przy gęstości roślin wynoszącej 1,6 rośliny m-2, w dwóch powtórzeniach po 6 roślin na poletko (tabela 1).
pH roztworu składników odżywczych nie miało wpływu na wzrost roślin ani na zwartość N, P czy K w liściach. Wpływało ono na zawartość innych składników odżywczych w liściach 20 dni po przeszczepieniu: nastąpił wzrost stężenia Ca, Mg i Cu, a stężenia Fe, Mn i Zn obniżały się wraz ze wzrostem pH roztworu składników odżywczych z 3,5 na 7,5. Jest to zgodne z modelami prognozującymi wpływ pH na pobór substancji odżywczych przez rośliny. Szczepione rośliny miały wyższe stężenia Ca, Fe, Zn i Cu w porównaniu z roślinami poddanymi samoszczepieniu, ale nie występowały istotne interakcje między szczepieniem a reakcją na pH.
W drugim i trzecim eksperymencie biomasa liści i plon owoców uległy zmniejszeniu w reakcji na wzrost zawartości NH4+ w roztworze składników odżywczych; proporcja NO3- do NH4+ miała także wpływ na stężenia makro- i mikroelementów. Kombinacja szczepienia nie miała wpływu na te parametry, podobnie jak interakcje między postacią N a szczepieniem.
Pobór głównych kationów Ca2+ i Mg2+ ulegał zmniejszeniu wraz ze wzrostem zewnętrznych stężeń NH4+ (tabela 1). Wyjaśnia to mechanizm równowagi ładunków w poborze jonów, kiedy pobór kationów amonowych zapobiega poborowi innych kationów w celu zachowania obojętnego ładunku elektrycznego w roślinie. Zmniejszenie wzrostu roślin i plonu w tym eksperymencie można wyjaśnić niskim stężeniem wapnia i magnezu w liściach. Niedobór wapnia podczas nawożenia NH4+ może powodować utratę integralności błony, obniżając stężenie magnezu i negatywnie wpływając na czynność mitochondriów i chloroplastów. Wyjaśnienie to potwierdzają pomiary wymiany gazowej w trakcie tego eksperymentu, które wykazały znaczny spadek aktywności fotosyntezy w przypadku nawożenia przy zastosowaniu 70% i 100% NH4+. Obniżenie plonu nadającego się do sprzedaży wraz ze wzrostem zawartości NH4+ w roztworze składników odżywczych wynikało głównie ze zwiększenia zaburzeń fizjologicznych owoców (BER), powodujących zmniejszenie liczby nadających się do sprzedaży owoców na roślinę. Częstość występowania BER w tym eksperymencie wzrastała wraz ze wzrostem stężenia amonu w roztworze składników odżywczych i była ujemnie skorelowana z zawartością wapnia w owocach i liściach pomidora (tabela 1). Szczepienie odmiany Moneymaker na podkładce Maxifort nie zmniejszało negatywnego wpływu nawożenia amonem we wrażliwych uprawach takich jak pomidor.
Tabela 1. Wpływ proporcji NO3- do NH4+ w roztworze składników odżywczych na plon, suchą zgniliznę wierzchołkową (BER) i zawartość składników odżywczych w liściach nawożonych pomidorów. Postać N ma istotny wpływ na wszystkie parametry, ale nie stwierdzono znamiennej statystycznie zmienności między kombinacjami szczepienia (dwustronny test ANOVA z istotnym efektem liniowym przy p≤0,05 (*) lub 0,01(**). NS=nieistotny).
