عنوان مقاله :
كاهش رواناب سطحي خاك‌هاي متأثر از چرخه انجماد-ذوب با استفاده از سيانوباكتري‌هاي خاك‌زي
عنوان به زبان ديگر :
Reducing Surface Runoff from Soils Subjected to a Freezing-Thawing Cycle using Soil Cyanobacteria
پديد آورندگان :
قره‌محمودلي، سودابه دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه مهندسي آبخيزداري، گرگان , نجفي نژاد، علي دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه مهندسي آبخيزداري، گرگان , صادقي، حميدرضا دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده منابع طبيعي - گروه مهندسي آبخيزداري، نور , زارعي داركي، بهروز دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده علوم دريايي - گروه زيست شناسي دريا، نور , محمديان بهبهاني، علي دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه مديريت مناطق خشك، گرگان , خيرفام، حسين دانشگاه اروميه - دانشكده كشاورزي و منابع طبيعي - گروه مرتع و آبخيزداري، اروميه
كليدواژه :
پايداري خاك , تثبيت كننده‌هاي خاك , خاك يخ‌زده , شبيه‌ساز باران , مديريت رواناب
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: امروزه استفاده از ريزموجودات خاك‌زي به‌عنوان تلقيح كننده‌هاي خاك براي ترويج روش‌هاي زيست فن‌آوري بر حفظ محيط زيست مطرح مي‌باشد. از طرفي شرايط خاك و اقليم از جمله عوامل مؤثر بر كميّت و كيفيّت فرسايش خاك مي‌باشد. به‌نحوي كه ويژگي‌هاي اقليمي و پديده‌هاي متأثر از آن مانند شرايط يخ‌بندان و ذوب از وجوه تبيين‌كننده مفهوم پويايي فرسايش هستند. در اين راستا، حفظ خاك در دامنه‌هاي حوزه‌هاي آبخيز و نقش قابل توجه چرخه انجماد-ذوب در توليد رواناب سطحي استفاده از ريزموجودات خاك-زي از جمله سيانوباكتري‌ها به سبب ايجاد پايداري و شرايط مناسب توالي حضور پوشش گياهي، چسبندگي و تثبيت خاك‌دانه‌ها براي احياء و ارتقاء پايدار بوم‌سازگان ضروري به نظر مي‌رسد و حال آن‌كه اغلب شيوه‌هاي حفاظت خاك و آب در شبكه‌هاي زه‌كشي به صورت مهندسي و بدون توجه به توان‌مندي‌هاي روش‌هاي زيستي مهار هدر رفت آب و خاك صورت مي‌گيرد. از اين‌رو، با هدف امكان‌سنجي تلقيح سيانوباكتري‌هاي خاك‌زي در مهار رواناب سطحي از خاك‌هاي تحت شرايط انجماد-ذوب در مقياس كرت كوچك آزمايشي برنامه‌ريزي شد.
مواد و روش‌ها: براي اين منظور، خاك مورد مطالعه از اراضي ديم رها شده و حساس به فرسايش منطقه بدرانلو در استان خراسان شمالي تهيه شد. سپس مناسب‌ترين سيانوباكتري‌هاي موجود در خاك مادري در حفاظت آب و خاك شناسايي، انتخاب، خالص‌سازي، تكثير و در شش تكرار روي كرت‌ها تلقيح شدند. در اين راستا مقايسه تيمارهاي شاهد و تلقيح شده با سيانوباكتري و نيز تحت شرايط يك چرخه انجماد و ذوب به باران شبيه‌سازي شده با دوام 30 دقيقه و شدّت حدود 70 ميلي‌متر بر ساعت روي كرت‌هاي فرسايشي كوچك (0/5 در 0/5 متر) با شيب 20 درصد مستقر در آزمايشگاه شبيه‌ساز باران و فرسايش خاك دانشگاه تربيّت مدرّس صورت گرفت.
يافته‌ها: يافته‌هاي پژوهش نشان داد كه تيمار تلقيح شده با سيانوباكتري پس از طي يك چرخه انجماد-ذوب به‌صورت معني‌دار (0/001>p) نسبت به تيمار شاهد باعث بهبود مؤلفه‌هاي رواناب سطحي شد. در اين راستا مقايسه آماري ميانگين‌ها نيز نشان داد كه تيمار تلقيح سيانوباكتري به‌صورت معني‌دار (0/001>p) باعث افزايش زمان شروع و زمان تا اوج رواناب، كاهش حجم، مقدار اوج و ضريب رواناب سطحي به‌ترتيب 228، 49 درصد و 65، 48 و 65 درصد نسبت به تيمار شاهد شدند.
نتيجه‌گيري: نتايج حاصل از پژوهش فعلي نشان داد كه اثرگذاري مثبت تلقيح سيانوباكتري‌هاي خاك‌زي مي‌تواند ابزاري كارآمد، اقتصادي و زيستي براي بهبود رفتار هيدرولوژيك خاك‌هاي مناطق تحت تأثير انجماد-ذوب باشد. لذا نتايج حاصل از اين پژوهش قابليت استفاده در تبيين الگوهاي مديريتي حفاظت آب و خاك و قابل تعميم به مناطق با شرايط مشابه را نيز خواهد داشت.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: Nowadays, the use of soil microorganisms as soil inoculators is being promoted to promote biotechnological methods to protect the environment. On the other hand, soil and climate conditions are among the important factors affecting the quantity and quality of soil erosion. So that, climatic agents such as freezing and thawing influence erosion dynamics. In this regards, soil conservation in watershed slopes and the significant role of freezing-thawing cycle in the production of surface runoff by the use of soil microorganisms such as cyanobacteria due to stability and proper sequence conditions of vegetation cover, adhesion and stabilization of soil for regeneration. Sustainable upgrading of ecosystems seems to be essential, while most soil and water conservation practices in the drainage network are engineered without considering the potential of biological methods for water and soil loss control. Therefore, the purpose of this study was to investigate the feasibility of inoculation of soil cyanobacteria in inhibition of surface runoff from soil under freezing-thaw conditions in a small plot.
Materials and Methods: For this purpose, the studied soil was taken from dryland and prone to erosion area of Badranloo in North Khorasan Province. Then, the most suitable native cyanobacteria in origin soil were identified, selected, purified and propagated, and ultimately inoculated on the plots in six replications for the capability assessment for soil and water conservation. Comparison of control and inoculated treatments with cyanobacteria under a freezing and thawing cycle was made under simulated rain conditions with intensity of about 72 mm.h-1 lasting for 30 min and on small erosion plots (0.5 x 0.5 m) with slope of 20% in the Rain and Erosion Simulation Laboratory of Tarbiat Modares University, Iran.
Results: The results showed that inoculated cyanobacteria treatment after a freeze-thaw cycle significantly (p < 0.001) improved the surface runoff components compared to the control treatment. Statistical comparisons of the means also showed that cyanobacteria inoculation treatment significantly (p < 0.001) increased runoff commencement and time to peak at respective tune of 228 and 49%, and decreased runoff peak and volume at rates of 48 and 65% compared to those of the control treatment.
Conclusion: The results of the current study showed the positive effect of soil cyanobacteria inoculation for water conservation. It therefore could be supposed as an efficient, economic, and biological tool for improving the hydrological behavior of freezing-thawed soils. Hence, the results of this study could be used to designate the management patterns of water and soil conservation and extend to areas with similar conditions.
عنوان نشريه :
پژوهش هاي حفاظت آب و خاك
