Date of Award

6-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Environmental Science

First Advisor

Dr. Sunil Mundra

Second Advisor

Prof. Khaled El-Tarabily

Abstract

Irrigation of date palm (Phoenix dactylifera) with saline groundwater is routinely practiced in the arid agroecosystems of United Arab Emirates (UAE), due to freshwater scarcity. Saline groundwater irrigation is known to deposit salts in the top layers of soil and increase soil salinization. However, how increasing soil salinization affects the belowground bacterial communities, is not well investigated. Soil samples were collected from 14 different date farms where irrigation water source was either non–saline water or saline groundwater. Soil bacterial communities were identified using 16S rRNA gene metabarcoding. The results showed that bacterial diversity (including Shannon diversity, richness, and evenness) didn’t vary between irrigation sources (non-saline water vs saline groundwater). However, distinct soil bacterial communities were observed between irrigation water sources, and they were significantly related to the irrigation water electrical conductivity. Of total 5155 OTUs, 21.3% were uniquely present in the soil while saline groundwater irrigation and 31.5% while non–saline water irrigation, and only 47.15% OTUs were shared. The abundance of Proteobacteria was higher in soil while saline groundwater irrigation, and pattern contrasted for Actinobacteriota. Compositional shift at genera level was also evident, wherein abundance of Subgroup_10, Novibacillus, Bauldea and Mycobacterium was higher while saline groundwater irrigation and Microvirga, Marmoricola, Ammoniphilus and Lysinibacillus abundance was low. Mycobacterium and Steroidobacter were the key indicator taxa while saline groundwater irrigation and Solirubrobacter and Sorangium were indicator of non–saline water irrigation. The results of this study indicate that soil determine colonization of bacterial communities under different irrigation water sources (non–saline water and saline groundwater irrigation) and it is influenced by salinity of irrigation water. The project results revealed that salinity of irrigation water selects distinct bacterial communities in soil, which are essential for maintaining soil health in oases agroecosystem of arid environments.

Arabic Abstract

يُمارس ري النخيل (Phoenix dactylifera) بإستخدام المياه الجوفية المالحة بشكل روتيني في النظم البيئية الزراعية القاحلة لدولة الإمارات العربية المُتحدة وذلك بسبب ندرة المياه. ومن المعروف أن الري بالمياه الجوفية المالحة يُرسب الأملاح في الطبقات العليا من التربة ويزيد من ملوحة التربة. ومع ذلك، لم يتم التحقيق بشكل جيد في كيفية تأثير الملوحة على مجتمعات بكتيريا التربة تحت الأرض. قمنا بجمع عينات من التربة من 14 مزرعة تمور مختلفة حيث كانت مصادر مياه الري عبارة عن مياه جوفية مالحة ومياه جوفية غير مالحة وتم تحديد المجتمعات البكتيرية باستخدام عملية التمثيل الغذائي (16S rRNA gene metabarcoding). وجدنا أن التنوع البكتيري بما في ذلك تنوع شانون والثراء والتساوي لا يختلف بين مصادر الري المالحة مقابل مصادر الري الجوفية المالحة. ومع ذلك، لوحظ وجود مجتمعات بكتيرية في التربة وكانت مرتبطة بشكل كبير بالتوصيل الكهربائي لمياه الري. وكان إجمالي وحدات التصنيف التشغيلية للمجتمعات البكتيرية 5155. حيث كانت 21.3% منها متواجدة بشكل فريد في عينات التربة التي كان مصدرها للري عبارة عن مياه جوفية مالحة و 31.5% كانت مجتمعات بكتيرية متواجدة بشكل فريد في عينات التربة التي تم سقيها بماء جوفي غير مالح، أما 47.15% من الإجمالي كانت مجتمعات بكتيرية متواجدة في كل من مواقع الدراسة المالحة وغير المالحة. كانت وفرة Proteobacteria أعلى في التربة التي تم سقيها بالمياه الجوفية المالحة، وكان النمط متناقضاً مع Actinobacteriota. كان التحول التركيبي على مستوى الأجناس واضحًا أيضًا، حيث كانت وفرة Subgroup_10 و Novibacillusو Bauldeaو Mycobacterium أعلى وفر ة في التربة التي تم سقيها بالمياه الجوفية المالحة، أما Microvirga و Marmoricola و Ammoniphilusو Lysinibacillus أظهرت وفرة منخفضة. كانتا Mycobacterium و Steroidobacter هما مؤشرا الأداء الرئيسي للنتائج التي أدت إلى تباين المجتمعات البكتيرية في التربة التي تم سقيها بالمياه الجوفية المالحة أما Solirubrobacter و Sorangium كانتا متواجدتان في التربة التي تم سقيها بالمياه الجوفية غير المالحة. تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن التربة تحدد استعمار المجتمعات البكتيرية تحت مصادرمياه الري المختلفة بالمياه الجوفية المالحة وغير المالحة وتتأثر أيضاً بملوحة مياه الري.

Download

Included in

Agriculture Commons

COinS