بررسی آزمایشگاهی تأثیر بیوپلیمر زانتان در کاهش فرسایش بادی خاک با استفاده از تونل باد (مطالعه موردی: دشت سجزی)

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان
2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان
3 استادیار، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان
4 مربی پژوهشی بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران
چکیده
هدف این پژوهش بررسی امکان و روش استفاده از بیوپلیمر زانتان در کنترل یا کاهش فرسایش بادی خاک، به‌عنوان جایگزینی برای مالچ نفتی است. زانتان یک بیوپلیمر زیست‌تخریب‌پذیر، از جنس پلی‌ساکارید است که توسط باکتری‌ها تولید شده و به‌عنوان پایدارکننده استفاده می‌شود. توانایی غلظت‌های مختلف زانتان، در کاهش فرسایش، در سرعت‌های هفت تا 15 متر بر ثانیه بررسی گردید. بدین‌منظور مخلوط همگن این بیوپلیمر در آب، بر نمونه‌های خاک برداشت شده از تپه‌های ماسه‌ای دشت سجزی اصفهان، پاشیده شد و مقاومت نمونه‌ها در مقابل فرسایش بادی، پس از خشک شدن، با تونل باد آزمایش شد. نتایج نشان داد که در اثر مالچ‌پاشی با بیوپلیمر زانتان پوسته‌ی مقاومی در سطح نمونه تشکیل می‌‌گردد، به‌طوری ‌که مقدار دو گرم بر مترمربع از این بیوپلیمر فرسایش را تا 98 درصد، نسبت به فرسایش نمونه شاهد (تیمار نشده) کاهش می‌دهد. استفاده از زانتان نیازی به دستگاه‌های پیشرفته نداشته و به‌صورت سرد هم قابل پاشیدن است. هزینه هر هکتار مالچ‌پاشی با مالچ نفتی نسبت به بیوپلیمر زانتان، در سال 1399، حدود 13 برابر بیش‌تر برآورد شده است. این بیوپلیمر هم‌چنین مطابق استاندارهای محیط زیست برای استفاده در خاک، بی‌خطر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Application of Xanthan Biopolymer in Decreasing Soil Wind Erosion (Case Study: Segzi Plain)

نویسندگان English

Kiana Malekahmadi 1
Mahmood Hashemi 2
Ali Dehnavi 3
Farzad Heidari 4
چکیده English

The purpose of this research is to study the feasibility and method of using xanthan biopolymer as an alternative for oil mulch in controlling or mitigating soil wind erosion. Xanthan is a biodegradable biopolymer made of Polysaccharides which is produced by bacteria and is used as stabilizer. The ability of different concentrations of xanthan in reducing the erosion, was examined by wind tunnel tests at speed of 7 to 15 m/s. To do so, xanthan gum suspension was sprayed on the surface of sand samples collected from sandy hills of Segzi plain in Isfahan and samples resistance to wind erosion were tested by wind tunnel after being dried. The test results indicated that a resistant crust is formed on sample surface due to spraying xanthan biopolymer, so that 2 gr/m2 of this biopolymer can reduce erosion up to 98 percent compared to untreated sample. Application of xanthan doesn’t need any advanced equipment and it can be sprayed cold. Cost of mulching with oil mulch in March 2020 to March 2021 was estimated to be 13 times more than mulching with xanthan gum. According to environmental standards, this biopolymer is also safe for using on soil resources.

کلیدواژه‌ها English

Biodegradable Biopolymer
Desertification control
Dust stabilization
Mulching
Segzi plain
Wind tunnel