تلقیح سیانوباکتری‌ها به منظور بهبود زیست ‌پوسته‌ سازی و تثبیت ‌پذیری بسترهای خشک ‌شده دریاچه ارومیه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم خاک دانشکده کشاوری، دانشگاه ارومیه

2 دانشگاه ارومیه

3 گروه مرتع و آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه

چکیده

امروزه تلقیح سیانوباکترها به‌عنوان راه‌کاری نوین و دوست‌دار محیط زیست در تثبیت بسترهای حساس به فرسایش بادی، مورد توجه قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف دستیابی به زیست‌توده مناسب تلقیح سیانوباکتریایی در زیست‌پوسته‌سازی و تثبیت‌پذیری بسترهای خشک‌شده دریاچه ارومیه در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. بدین منظور، نمونه‌های حجمی از بستر خشک‌شده دریاچه ارومیه در منطقه‌ جبل‌کندی ارومیه تهیه گردید و پس از انتقال به داخل سینی‌های فرسایش، آماده‌سازی شدند. سیانوباکترهای مؤثر در تثبیت خاک، استخراج، شناسایی، خالص‌سازی و تکثیر شدند. سپس اقدام به تلقیح سیانوباکترها به سطح سینی‌ها در چهار غلظت صفر، یک، سه و شش گرم بر مترمربع از زیست‌توده سیانوباکترها شد. پس از 120 روز، اقدام به شبیه‌سازی باد با سرعت 72 کیلومتر بر ساعت در شش بازه زمانی 5 دقیقه‌ای به‌مدت 30 دقیقه روی سینی‌ها شد. نتایج نشان داد که میزان هدررفت خاک در تیمارهای شاهد، یک، سه و شش گرم بر مترمربع از تلقیح سیانوباکترها به‌ترتیب 35/12، 87/8، 11/4 و 73/0 کیلوگرم بر مترمربع بر دقیقه بود. تلقیح سیانوباکترها در تیمارهای با غلظت یک، سه و شش گرم ‌برمترمربع به‌ترتیب منجر به کاهش 15/28، 65/66 و40/99 درصدی هدررفت خاک نسبت به تیمار شاهد شد. آستانه فرسایش‌پذیری تیمارهای شاهد، تلقیح یک و سه گرم بر مترمربع از سیانوباکترها به‌ترتیب در ابتدا (دقیقه صفر تا پنج)، دقیقه 10 تا 15 و دقیقه 15 تا 20 بوده و در تیمار تلقیح شش گرم بر متربع از سیانوباکترها تا انتهای آزمایش (دقیقه 30) فرسایش محسوسی مشاهده نشد. یافته‌ها نشان داد که تلقیح سیانوباکترها با غلظت زیست‌توده شش گرم ‌بر مترمربع بهترین عملکرد در زیست‌پوسته‌سازی و کاهش هدرفت خاک را داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Inoculation of Cyanobacteria in order to Improve Biocrustation and Stabilizing Dried-up Beds of Urmia Lake

نویسندگان [English]

  • Hanieh Faramarzi 1
  • MirHassan Rasouli-Sadaghiani 2
  • Hosein Kheirfam 3
  • mohsen barin 1
1 1 Dept of Soil Science, Faculty of Agriculture, Urmia University
2 Dept of Soil Sci. Urmia Uni
3 1 Dept of Range and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Urmia University
چکیده [English]

Nowadays, the inoculation of cyanobacteria has been noticed as a new and environmentally friendly strategy in stabilizing erosion-prone beds. The current study was carried out with the aim of evaluating cyanobacteria inoculation in the biocrustation and stabilization of the dried-up beds of Lake Urmia in laboratory conditions. For this purpose, samples were prepared from the dried-up bed of Urmia Lake in Jabalkandi region of Urmia and were prepared after being transferred into erosion trays. The efficient cyanobacteria in soil stabilization were isolated and identified. Then, cyanobacteria were inoculated to the surface of the trays at four concentrations of 0, 1, 3, and 6 g m-2. After 120 days, the wind simulation was done at a speed of 72 km/h in six 5-minute intervals for 30 minutes on the trays. The results showed that the amount of soil loss in control treatments, 1, 3 and 6 g m-2 cyanobacteria inoculation was 12.35, 8.87, 4.11 and 0.73 kg m-2 min-1, respectively. Inoculation of cyanobacteria in treatments with concentrations of 1, 3 and 6 g m-2, respectively led to a declining of 28.15, 66.65, and 99.40 % of soil loss compared to the control treatment. The erodibility threshold of the control treatments and inoculation of 1 and 3 g m-2 of cyanobacteria biomass was at the beginning (minutes 0-5), minutes 10-15 and minutes 15-20, respectively. No noticeable erosion was observed in the inoculation of 6 g m-2 by the end of the experiment (minutes 30). The results showed that the inoculation of cyanobacteria with a biomass concentration of 6 g m-2 had the best performance in biocrustation and reducing soil loss.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil biocrust
  • Stabilization of dust hot-spots
  • Soil inoculation
  • Soil stability
  • Wind erosion

مراجع

Ahmady-Birgani H., Agahi E., Ahmadi SJ., and Erfanian M. 2018. Sediment source fingerprinting of the Lake Urmia sand dunes. Scientific Reports, 8(1): 206.
Anderson J.P.E., and Page A.L. 1982. Methods of Soil Analysis: Part 2. Chemical and microbiological properties. Agronomy Monograph, (9): 831-45.
Ansari S., and Fatma T. 2016. Cyanobacterial polyhydroxybutyrate (PHB): screening, optimization and characterization. PLoS One. 11(6):e0158168.
Belnap J., Walker B.J., Munson S.M., and Gill, R.A. 2014. Controls on sediment production in two US deserts. Aeolian Research, 14: 15-24.
Buchanan R.E. and Gibbons N.E. 1974. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology (8nd Ed). Williams and Wilkins. Baltimore, Maryland, 1246 p.
Chen L., Xie Z., Hu C., Li D., Wang G., and Liu, Y. 2006. Man-made desert algal crusts as affected by environmental factors in Inner Mongolia, China. Journal of Arid Environments, 67(3): 521-527.
Douzali Joushin F., Badv K., Barin M., and Sultani Jige, H. 2018. Inhibition of wind erosion by SBR polymer and Bacillus pasteurii microorganism (Case study: Jabal Kandy region). Iranian Journal of Soil and Water Research, 49(4): 795-806.
Garrity G.M., Boone D.R. and Castenholz R.W. 2001. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (2nd Ed). Microbiology. Lippincott Williams & Wilkins, New York, 1, 173 p.
Kheirfam H. 2020. Increasing soil potential for carbon sequestration using microbes from biological soil crusts. Journal of Arid Environments, 172: 104022.
Kheirfam H., and Asadzadeh F. 2020a. Creation and Restoration of Biocrusts in the Degraded Ecosystems by Cyanobacterization Technology. Degradation and Rehabilitation of Natural Land, 1(1): 132-138.
Kheirfam H., and Asadzadeh F. 2020b. Feasibility of Mowing Sands Stabilization in the Dried-up Beds of Lake Urmia using Inoculation and Stimulation of Soil Native Cyanobacteria. Applied Soil Research, 8(1): 31-43. (In Persian)
Kheirfam H., and Asadzadeh F. 2020c. Stabilizing sand from dried-up lakebeds against wind erosion by accelerating biological soil crust development. European Journal of Soil Biology, 98: 103189.
Kheirfam H., and Roohi M. 2020. Accelerating the formation of biological soil crusts in the newly dried-up lakebeds using the inoculation-based technique. Science of the Total Environment, 706: 136036.
Kheirfam H., Sadeghi S.H., and Darki, B.Z. 2020. Soil conservation in an abandoned agricultural rain-fed land through inoculation of cyanobacteria. Catena, 187: 104341.
Kheirfam H., Sadeghi S.H., Darki B.Z., and Homaee, M. 2017a. Controlling rainfall-induced soil loss from small experimental plots through inoculation of bacteria and cyanobacteria. Catena, 152: 40-46.
Kheirfam H., Sadeghi S.H., Homaee M., and Darki, B.Z. 2017b. Quality improvement of an erosion-prone soil through microbial enrichment. Soil and Tillage Research, 165: 230-238.
Kumar D., Kvíderová J., Kaštánek P., and Lukavský, J. 2017. The green alga Dictyosphaerium chlorelloides biomass and polysaccharides production determined using cultivation in crossed gradients of temperature and light. Engineering in Life Sciences, 17(9): 1030-1038.
Lecomte J., St-Arnaud M., and Hijri, M. 2011. Isolation and identification of soil bacteria growing at the expense of arbuscular mycorrhizal fungi. FEMS Microbiology Letters, 317(1): 43-51.
Lix L.M., Keselman J.C., and Keselman H.J. 1996. Consequences of assumption violations revisited: A quantitative review of alternatives to the one-way analysis of variance F test. Review of Educational Research, 66(4): 579-619.
McDonald J. H. 2009. Handbook of biological statistics, Vol. 2, Baltimore, MD: sparky house publishing, pp. 6-59.
Mugnai G., Rossi F., Chamizo S., Adessi A., and De Philippis R. 2020. The role of grain size and inoculum amount on biocrust formation by Leptolyngbya ohadii. Catena, 184: 104248.
Namdar D., Bazgir M., and Hashemi Babaheidari S. A. 2023. Evaluation and comparison of the performance of two methods, Microbial Induced Calcium Carbonate Precipitation and polyvinyl acetate in reducing wind erosion. Applied Soil Research, 11(3):110-120
 
Razali N.M., and Wah Y.B. 2011. Power comparisons of shapiro-wilk, kolmogorov-smirnov, lilliefors and anderson-darling tests. Journal of Statistical Modeling and Analytics, 2(1): 21-33.
Román J.R., Chamizo S., Roncero-Ramos B., Adessi A., De Philippis R., and Cantón Y. 2021. Overcoming field barriers to restore dryland soils by cyanobacteria inoculation. Soil and Tillage Research, 207: 104799.
Tabachnick B.G., Fidell L.S. and Ullman J.B. 2013 (6nd Ed). Using Multivariate Statistics. Boston, MA: Pearson, 497-516p.
Vorapongsathorn T., Taejaroenkul S., and Viwatwongkasem C. 2004. A comparison of type I error and power of Bartlett’s test, Levene’s test and Cochran’s test under violation of assumptions. Songklanakarin Journal of Science and Technology, 26(4): 537-547.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 30 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری: 01 خرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 21 خرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار