امکان‌سنجی تثبیت ماسه‌های روان حاشیه‌های خشک‌شده دریاچه ارومیه با استفاده از تلقیح و تحریک سیانوباکترهای خاک‌زی بومی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی و علوم محیط زیست، پژوهشکده مطالعات دریاچه ارومیه، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 عضو هیات علمی گروه مهندسی علوم خاک دانشگاه ارومیه

چکیده

اخیراً ایجاد پوسته‌های زیستی خاک با تلقیح سطحی ریزموجودات برای تثبیت ماسه‌های روان، مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی تثبیت بسترهای ماسه‌های دریاچه‌‌های خشک‌شده با هدف تقلیل اثرات سوء محیط‌زیستی ضروری است. هدف از این پژوهش امکان‌سنجی تثبیت ماسه‌های روان بسترهای خشک‌شده دریاچه‌ی ارومیه از طریق تلقیح و تحریک سیانوباکترهای خاک‌زی در شرایط آزمایشگاهی بود. بدین منظور، نمونه‌های حجمی از بستر منطقه‌ جبل‌کندی ارومیه به‌عنوان کانون ماسه‌های روان تهیه گردیدند و پس از انتقال به داخل سینی‌های فرسایش، آماده‌سازی شدند. سپس سیانوباکترهای مؤثر در تثبیت خاک، استخراج، شناسایی، خالص‌سازی و تکثیر شدند. هم‌چنین ماده محرک غذایی سیانوباکتریایی با نام تجاری CHU10 از طریق انحلال عناصر غذایی مختلف در آب استریل شده آماده شد. در نهایت با افزودن یک لیتر در مترمربع از محلول سیانوباکتریایی، CHU10 و آب استریل شده به‌ترتیب سه تیمار تلقیح سیانوباکترها، تحریک سیانوباکترها و شاهد با سه تکرار برنامه‌ریزی شد. پس از 120 روز، اقدام به شبیه‌سازی باد با سرعت 70 کیلومتر بر ساعت به‌مدت 30 دقیقه روی سینی‌ها شد. شدت انتقال ماسه‌ها از روی سینی‌ها توسط باد در تیمارهای شاهد، تحریک سیانوباکترها و تلقیح سیانوباکترها به‌ترتیب 58/1، 35/1 و 05/0 کیلوگرم بر مترمربع بر دقیقه بود. تحلیل یافته‌ها نشان داد که هر دو راه‌کار تحریک و تلقیح سیانوباکترها منجر به کاهش معنی‌دار (01/0>p) و به‌ترتیب 14 و 96 درصدی انتقال ماسه‌ها نسبت به تیمار شاهد شدند. با این حال، اثرگذاری تلقیح سیانوباکترها نسبت به تیمار تحریک سیانوباکترها بسیار بیش‌تر بود. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از سطح خاک نیز قابلیت سیانوباکترها در ایجاد اتصال قوی بین ذرات خاک را تأیید کرد. علاوه‌بر این، تلقیح سیانوباکترها منجر به بهبود محتوای ماده آلی (162 درصد) و پایداری خاک‌دانه‌ها (106 درصد) به‌عنوان شاخص‌های مهم پایداری خاک شد. در نهایت به‌منظور دستیابی به راه‌کار مؤثر برای تثبیت بسترهای خشک‌شده‌ دریاچه ارومیه انجام پژوهش‌های تکمیلی در شرایط طبیعی ضروری است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility of Mowing Sands Stabilization in the Dried-up Beds of Lake Urmia using Inoculation and Stimulation of Soil Native Cyanobacteria

نویسندگان [English]

  • Hossein Kheirfam 1
  • Farrokh Asadzadeh 2
1 Assistant Professor, Department of Biotechnology and Environmental Sciences, Urmia Lake Research Institute, Urmia, Iran
2 Department of Soil Sciences, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Urmia University, Urmia, Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biological soil crust
  • microbial inoculation
  • Soil amendments
  • Soil stabilization
  • Wind erosion
The stabilization of the dried-up lakebeds is necessary. Recently, biocrust formation/ restoration through the microbial inoculation has been considered to stabilize the moving sands. Accordingly, this study planned to evaluate the possibility of using cyanobacterial inoculation and stimulation in stabilization of the moving sands beds of Lake Urmia at the laboratory conditions. To this end, the bulk samples were taken from Jabal-Kandi region (from Urmia) as a hotspot region for the moving sands, and the samples poured into the erosion trays. The most suitable existing cyanobacteria for the soil stabilization were selected, purified and proliferated from the origin soil. The stimulant nutrient (CHU10) was also prepared by dissolving various nutrients in sterile water. Then, the three treatments of control, stimulation of cyanobacteria, and inoculation of cyanobacteria were prepared by adding 1 l m-2 of sterile water, CHU10, and cyanobacterial solution at three replications. After 120 days, the wind (72 km h-1 for 30 min) was simulated on the trays. The rate of the wind-induced sand transport from the control, stimulated, and inoculated treatments were 1.58, 1.35, and 0.05 kg m-2 min-1, respectively. We found that both stimulated and inoculated methods significantly reduced (P< 0.01) the wind-induced sand transport by 14 and 96%, respectively, as compared to control. However, the inoculation of cyanobacteria was more effective than the stimulation of cyanobacteria. Assessing the scanning electron microscopy images from the soil surface also confirmed the ability of cyanobacteria in increasing the strong bindings between soil particles. Furthermore, inoculation of cyanobacteria increased the soil organic matter content and aggregate stability of the study soil, as important indicators of soil stability, by 162 and 106%, respectively. However, the inoculation of cyanobacteria under natural conditions is necessary to achieve an effective way in stabilizing dried-up beds of Lake Urmia.