Aims Numerous invasive plant species can increase soil nitrate (NO 3 − ) by altering the nitrification process through plant-soil microbe interactions with ammonia-oxidizing archaea (AOA) and ammonia-oxidizing bacteria (AOB). We evaluated how the invasive species Microstegium vimineum influenced physico-chemical soil properties, inorganic nitrogen (N) cycling, and AOA and AOB abundances under various environmental conditions. Methods We paired 75 M. vimineum- invaded plots with 75 neighboring reference plots across forests, open fields, and forested wetlands within a state park in the Mid-Atlantic United States that has received high levels of N deposition. Soils were sampled for physico-chemical properties, NO 3 − and ammonium (NH 4 + ) pools and availability, and AOA and AOB abundances. Results There were multiple soil impacts associated with M. vimineum across all ecosystems, most consistent were increased soil pH and increased NO 3 − pools. For other impacts, the directionality and effect sizes varied among ecosystems (e.g. NH 4 + pools were 34% lower in forests, 35% lower in open fields, and 90% higher in wetlands relative to reference plots). Finally, forests had nearly all of impacts predicted by a pH-mediated nitrification plant-soil feedback. Conclusion This study highlights the ability of an invasive grass to alter N cycling and soil properties in forests, open fields, and wetlands that have received high N deposition. We also show how invader-mediated impacts to N cycling may be dependent on the context of the ecosystem being invaded, including its hydrology, ambient soil conditions, and substrate-availability.

中文翻译：

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比较入侵草对高氮森林、开阔地和湿地中氮循环和氨氧化原核生物的影响

目的 许多入侵植物物种可以通过植物-土壤微生物与氨氧化古菌 (AOA) 和氨氧化细菌 (AOB) 的相互作用来改变硝化过程，从而增加土壤硝酸盐 (NO 3 - )。我们评估了入侵物种 Microstegium v​​imineum 如何影响各种环境条件下的土壤理化性质、无机氮 (N) 循环以及 AOA 和 AOB 丰度。方法 我们将 75 M. vimineum 入侵的地块与 75 个相邻的参考地块配对，这些参考地块位于美国中大西洋的一个州立公园内的森林、开阔地和森林湿地，该公园已经接受了高水平的氮沉积。对土壤进行采样以了解物理化学特性、NO 3 - 和铵 (NH 4 + ) 库和可用性，以及 AOA 和 AOB 丰度。结果 有多种土壤影响与 M 相关。vimineum 在所有生态系统中，最一致的是土壤 pH 值增加和 NO 3 - 池增加。对于其他影响，生态系统的方向性和影响大小各不相同（例如，与参考样地相比，森林中的 NH 4 + 池低 34%，开阔地低 35%，湿地高 90%）。最后，森林具有几乎所有由 pH 值介导的硝化植物-土壤反馈预测的影响。结论 本研究强调了入侵草改变森林、开阔地和湿地中氮循环和土壤特性的能力，这些植物已经接受了高氮沉积。我们还展示了入侵者介导的对氮循环的影响如何取决于被入侵的生态系统的背景，包括其水文、周围土壤条件和基质可用性。最一致的是土壤pH值增加和NO 3 - 池增加。对于其他影响，生态系统的方向性和影响大小各不相同（例如，与参考样地相比，森林中的 NH 4 + 池低 34%，开阔地低 35%，湿地高 90%）。最后，森林具有几乎所有由 pH 值介导的硝化植物-土壤反馈预测的影响。结论 本研究强调了入侵草改变森林、开阔地和湿地中氮循环和土壤特性的能力，这些植物已经接受了高氮沉积。我们还展示了入侵者介导的对氮循环的影响如何取决于被入侵的生态系统的背景，包括其水文、周围土壤条件和基质可用性。最一致的是土壤pH值增加和NO 3 - 池增加。对于其他影响，生态系统的方向性和影响大小各不相同（例如，与参考样地相比，森林中的 NH 4 + 池低 34%，开阔地低 35%，湿地高 90%）。最后，森林具有几乎所有由 pH 值介导的硝化植物-土壤反馈预测的影响。结论 本研究强调了入侵草改变森林、开阔地和湿地中氮循环和土壤特性的能力，这些植物已经接受了高氮沉积。我们还展示了入侵者介导的对氮循环的影响如何取决于被入侵的生态系统的背景，包括其水文、周围土壤条件和基质可用性。生态系统的方向性和影响大小各不相同（例如，与参考样地相比，森林中的 NH 4 + 池低 34%，开阔地低 35%，湿地高 90%）。最后，森林具有几乎所有由 pH 值介导的硝化植物-土壤反馈预测的影响。结论 本研究强调了入侵草改变森林、开阔地和湿地中氮循环和土壤特性的能力，这些植物已经接受了高氮沉积。我们还展示了入侵者介导的对氮循环的影响如何取决于被入侵的生态系统的背景，包括其水文、周围土壤条件和基质可用性。生态系统的方向性和影响大小各不相同（例如，与参考样地相比，森林中的 NH 4 + 池低 34%，开阔地低 35%，湿地高 90%）。最后，森林具有几乎所有由 pH 值介导的硝化植物-土壤反馈预测的影响。结论 本研究强调了入侵草改变森林、开阔地和湿地中氮循环和土壤特性的能力，这些植物已经接受了高氮沉积。我们还展示了入侵者介导的对氮循环的影响如何取决于被入侵的生态系统的背景，包括其水文、周围土壤条件和基质可用性。森林具有几乎所有由 pH 值介导的硝化植物-土壤反馈预测的影响。结论 本研究强调了入侵草改变森林、开阔地和湿地中氮循环和土壤特性的能力，这些植物已经接受了高氮沉积。我们还展示了入侵者介导的对氮循环的影响如何取决于被入侵的生态系统的背景，包括其水文、周围土壤条件和基质可用性。森林具有几乎所有由 pH 值介导的硝化植物-土壤反馈预测的影响。结论 本研究强调了入侵草改变森林、开阔地和湿地中氮循环和土壤特性的能力，这些植物已经接受了高氮沉积。我们还展示了入侵者介导的对氮循环的影响如何取决于被入侵的生态系统的背景，包括其水文、周围土壤条件和基质可用性。