ارزیابی کارایی بهسازهای زیستی در مهار فرسایش بادی خاک

پدیده مخرب بیابان ‌زایی و فرسایش بادی امروزه از مهم‌ترین بحران ‌های زیست‌ محیطی در جهان است که از چالش ‌های جدی در برابر تولید پایدار و مدیریت اراضی کشاورزی محسوب می شود. در پژوهش حاضر، اثر فرآیند ترسیب میکروبی کربنات کلسیم به‌ عنوان یک بهساز زیستی و سازگار با محیط‌ زیست جهت مهار فرسایش بادی و تثبیت خاک مورد مطالعه قرارگرفته است. بدین منظور با استفاده از شبیه سازی در تونل باد، میزان فرسایش نمونه های سیمانی شده از طریق زیستی در دامنه ای از سرعت‌ های مختلف باد (صفر تا 98 کیلومتر بر ساعت) در دو نوع خاک با بافت شنی و سیلتی به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار بررسی گردید. بررسی سرعت آستانه حرکت ذرات خاک نشان داد که در خاک هوا خشک با بافت سیلتی ذرات خاک در سرعت 8 کیلومتر بر ساعت و خاک شنی ذرات خاک در باد با سرعت 10 کیلومتر بر ساعت شروع به حرکت کردند. درصورتی ‌که در تمامی نمونه های سیمانی شده با روش زیستی، ذرات در سرعت 97 کیلومتر بر ساعت حرکت نکردند. همچنین نتایج نشان داد شار تلفات خاک در تمامی تیمارهای سیمانی شده با روش زیستی در سرعت های مختلف باد در مقایسه با نمونه های شاهد کاهش معنی داری داشتند. تفاوت در مقدار تلفات خاک در بین نمونه های سیمانی شده با روش زیستی و تیمارهای شاهد در سرعت های بالای باد بسیار چشمگیر بود. به‌طوری‌که در سرعت های بیش از 57 کیلومتر بر ساعت میزان تلفات خاک در تیمارهای شاهد به یکباره افزایش قابل‌ ملاحظه‌ای نشان داد، درصورتی‌ که در خاک های تیمار شده با باکتری میزان تلفات خاک بسیار ناچیز و در حدود 2.5 کیلوگرم در مترمربع در ساعت بود. همچنین نتایج نشان داد که مقدار کربنات کلسیم معادل و مقاومت فروروی سطح خاک در تیمارهای سیمانی شده با روش زیستی نسبت به تیمارهای شاهد به ‌طور معنی داری افزایش داشت که این امر نشان دهنده تشکیل یک لایه مقاوم سطحی بر روی نمونه های سیمانی شده است. مقایسه بین باکتری های مورد استفاده در این پژوهش نیز نشان داد که bacillus infantis و  paenibacillus sp3کارایی بالایی در مهار فرسایش بادی داشتند. بنابراین بنظر می رسد که سیمانی شدن به روش زیستی می تواند روشی موثر برای تثبیت ذرات سطح و مهار فرسایش بادی خاک باشد.

Evaluation of the efficiency of biological improvement in controlling wind erosion

Nowadays, the destructive phenomenon of desertification and wind erosion is one of the most important environmental crises in the world, which are serious challenges to sustainable production and agricultural land management. In the present study, the effect of microbial precipitation of calcium carbonate has been studied as a biological reformer and compatible for controlling wind erosion and soil stabilization. For this purpose, erosion rate of biocemented samples was investigated through ….in a wind tunnel under the condition of wind velocity of (0 to 98 km hr1) in two soil types with sandy and silty texture in a completely randomized design in three replications. Investigation of the threshold velocity of soil particle movement revealed that air dried soil particles begin to move at the velocity of 8 and 10 km hr1 in the silty and sandy soils respectively, however, in all biological samples (MICP) particles did not move at 97 km.hr1. The results also indicated that the weight loss of all MICP treatments at different wind velocities were significantly reduced as compare to the control. The amount of the soil loss among biological cemented samples and control treatments were dramatically different at higher velocities. So that, at velocities more than 57 km/h, soil losses indicated significantly enhancement in control, whereas in the soils which are treated by bacteria, soil losses were insignificant and approximately 2.5 kg.m2.hr1. The results also showed that the equal’s amount of calcium carbonate and the penetration resistance of the soil surface increased significantly in MICP treatments as compare to control treatments, this event indicated the formation of a surfaceresistant layer on biotreated cement samples. In this study, the comparison of used bacteria also showed that Bacillus infantis and Paenibacillus sp3 have high efficiency in controlling wind erosion. Therefore, it seems that cementation by biological methods could be an effective way to stabilize surface particles and control soil erosion.