Efficiency of Microbial-Induced Carbonate Precipitation on Surface Strength of Jabalkandi Dune Sand

Subject Areas : Farm water management with the aim of improving irrigation management indicators

Kazem Badv ¹ , ّFarzaneh Douzali Joushin ² , Mohsen Barin ³

1 - Professor, Department of Civil Engineering, Urmia University, Urmia, 57561-15311, Post Box 165
2 - Ph.D. Student in Geotechnical Engineering, Department of Civil Engineering, Urmia University, Urmia, I.R. Iran
3 - Assistant Professor, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran.

Received: 2019-07-02 Accepted : 2020-02-04 Published : 2020-01-21

Keywords: Microbial stabilization, Wind Erosion, Surface strength, Corn extract, Jabalkandi sand,

Abstract :

By approaching towards Urmia Lake, the potential source of sand dust originating from the sand dunes can be clearly observed. Wind erosion causes soil and environmental degradation. The high cost of petroleum mulches and their destructive effects on the environment have led to the use of environmentally friendly and cheaper materials. In this study, the control of surface erosion of sand dust in the Jabalkandi region has been investigated by enhancing its surface strength by microbial-induced carbonate precipitation. An aerobic sporosarcina pasteurii bacteria, which exists pervasively in natural soil deposits was utilized to control soil erosion. The industrial corn extract has been used to cultivate this bacterium. To evaluate the effect of bacteria, the undrained shear strength of the soil was measured using insitu vane shear apparatus. The evaluated parameters included the bacteria concentration, retention time, effect of double injection with 7 days delay period, effect of environmental conditions on the bacteria functionality and the rate of gain of surface strength. The results showed improvement of the soil shear strength with time. The resulted maximum soil shear strength was 0.65 kg/cm2. The results indicated that the reinjection of the bacteria solution and cementation resulted in 60 % extra surface strength gain of the soil compared to one time injection.

References:

اخوان، س.، شعبان پور، م.، اصفهانی، م. 1391 .اثر تراکم و بافت خاک بر رشد ریشه و اندام های هوایی گندم. مجله آب و خاک، 26 (3): 727-735.

میری، ن.، غفاری، م.، یزدیان، ف.، پیرو، ص. 1394 .تعیین گونههای مناسب جنگلکاری و فضای سبز )مرور مطالعات انجام شده(، دومین همایش ملی صیانت از منابع طبیعی و محیط زیست، 13-12 اسفند، دانشگاه محقق اردبیلی. 11 ص.

اسعدی، ف، 1391 .مطالعه اثر سطوح مختلف آبیاری و سایه بر نهالهای گونه تادار در نهالستان. ) مطالعه موردی: نهالستان شوراب خرم آباد(. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تهران.

اعتماد، و.، خزایی، م.، شیروانی، ش.، جوانمیریپور، م. 1399 .مقایسه میزان ترسیب گرد و غبار در چهار گونه درختی در دو دامنه پارک جنگلی چیتگر. مجله پژوهشهای گیاهی (زیستشناسی ایران). پذیرفته شده برای چاپ

حسنوند، ش. اعتماد، و. نمیرانیان، م. عطارد، پ. 1390 .اثر سطوح آبیاری بر طول ریشه و زندهمانی نونهال های اوری و مقایسه مقاومت به خشکی نهالهال تولیدی. )مطالعه موردی: نهالستان کنتیا در شمال تهران(. مقاالت کامل نخستین همایش باغ گیاهشناسی ملی ایران آبان ماه 1390.

دلفان آذری، ن.، رستمی شاهراجی، ت.، غالمی، و. و هاشمی گرم دره س. الف.، 1391 .برآورد نیاز آبی و ارزیابی سطوح مختلف آبیاری بر پارامترهای رشدی نهالهای کاج تهران، )مطالعۀ موردی: تهران(، مجلۀ جنگل ایران، انجمن جنگلبانی ایران، سال دهم، شمارۀ 2 ،تابستان 1391 ،ص 250-231.

راد، م.ه. 1391 .نیاز آبی برخی گونههای مورد استفاده در جنگلکاری مناطق خشک و نیمهخشک. طبیعت ایران، .3 (4): 41-41.

 Al-Jamal, M. S. & Sammis, T. W. & Mexal, J. G. & Picchioni, G. A. & Zachritz, W. H., 2002. "A growthirrigation scheduling model for wastewater use in forest production," Agricultural Water Management, Elsevier, vol. 56(1), 57-79.

22. Castro Diez, P., Navarro, J., 2006. Water relation of seedlings of three Quercus species: variation across and within species grown in contrasting light and water regims. Tree physiology. 27: 101-110. 23. 

Cleary, B.D., Greaves, R.D. and Hermann, R.K., 1978. Regenerating Oregon’s forests: a guide for the forest generation. Oregon State Universiy Extension Serivece Corvallis, Oregon. 24. Driessche, V.R., Rudo,

W., Martens, L., 2003. Effect of fertilization and irrigation on growth of Aspen. Forest Ecology and management. 186:368-389. 25.

Fotelli, M.N. R., Aadoglou, K.M, Constaintinidou H.I.A., 2000. Water stress of seedlings four Medeterranean oaks species. Tree physiology. 20: 1065-1075. 26. Hees, T., Wenclawiak, B., Lustig, S., Schramel. P., Schwarzer, M., Schuste, M., Verstraete, D., Dams, R., Helmers, E., 1998. Distribution of platinum group elements (Pt, Pd, Rh) in environmental and clinical matrices: Composition, analytical techniques and scientific outlook, Springer Publisher, Environmental Science and Pollution Research volume 5, pages105–111(1998) 27.

Ishtiaque Rao, M., Abdul Salam, H., Gul, N., Ashraf, M., 2019. Water Requirements of Banana and Papaya in Sindh, Pakistan Council of Research in Water Resources, Islamabad, ISBN: 978-969-8469-68-9. 28.

Marice, C.R., 1982. Comprative performance of a paper pot and bare roots trees in project NO. 545044. Matcan Forestry Consultants. Inc. Update Rep, 147p 29.

Mc Donald, K. P., Mc laren., 2000. The effect of misture and shade on seed germination and seedling survival in a tropical dry forest in Jamaica. Forest Ecology and manajmen. 183: 173-181. 30.

Mekonnen Habtemariam Daba, Adisu Eba Tadese, (2017). Estimation of Optimum Water Requirement and Frequency of Watering for Different Tree Seedlings at Bako Agricultural Research Center Nursery Site, Journal of Health and Environmental Research, 2017; 3(6): 90-97. 31.

Nagakura J, Shigenaga, H.A., Takahashi, M., 2004. Effect of simulated drought stress on the fine roots of Cedar Japanese in a plantation forest on the Kanto plain, Eastern Japan. Forest reaserch. 12: 143-151. 32. Timmer, V. R. and Miller, B. D., 1991; Effects of contrasting fertilization and moisture on biomass, nutrient and water relations of container grown red pine seedlings. New Forests, 5:335-348.