STABILIZING SANDY SOILS IN ARID REGIONS USING ALGAL MATS AND SEAWATER IRRIGATION: A NATURE-BASED APPROACH TO COMBAT DESERTIFICATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF (Thesis_g202315730) MS_Thesis_202315730.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 25 December 2026. Download (1MB)

Arabic Abstract

تقيّم هذه الدراسة نهجًا طبيعيًا لتثبيت التربة الرملية للحد من التصحر باستخدام الحصائر الطحلبية البحرية والري بمياه البحر. ركز العمل على تحديد التركيز الأمثل من اللقاح الطحلبي اللازم لتكوين قشرة سطحية مستقرة. كما تم تقييم أثر إضافة كمية صغيرة من الأجار بوصفه رابطًا طبيعيًا، ودراسة مدى قدرة مياه البحر على دعم تكوّن القشرة دون الحاجة إلى المياه العذبة. أُجريت التجارب المخبرية باستخدام تراكيز لقاح طحلبي تراوحت بين 1% و10%، مع وبدون إضافة 0.5% من الأجار، تحت ظروف مخبرية متحكم بها. وتم قياس مقاومة الاختراق لتقييم قوة السطح، إضافة إلى إجراء اختبار الاحتفاظ بالرطوبة لمدة 24 ساعة لتقييم السلوك الهيدرولوجي للقشور المتكوّنة. أظهرت النتائج أن استقرار التربة تحسّن مع زيادة تركيز اللقاح الطحلبي حتى 5%. عند هذا المستوى، كوّن النمو الطحلبي قشرة متجانسة ومرتبطة جيدًا تمكّنت من ربط حبيبات الرمل بفاعلية. وقد حسّنت إضافة 0.5% من الأجار تكوّن القشرة في جميع تراكيز اللقاح، ورفعت من قيم مقاومة الاختراق بشكل مستمر. وحقق علاج 5% مع الأجار أعلى قوة إجمالية. كما بيّنت نتائج الاحتفاظ بالرطوبة أن القشور غير المعالجة بالأجار احتفظت بقدر أكبر من الماء بعد 24 ساعة، في حين جفّت القشور المعالجة بالأجار بسرعة أكبر نتيجة ضيق المسامات السطحية. ورغم هذا الاختلاف، ظل علاج 5% مع الأجار الأقوى استنادًا إلى مقاومة الاختراق. وأكّدت الدراسة أيضًا أن الري بمياه البحر يدعم نمو الطحالب وتكوّن القشرة، مما يدل على الطبيعة المتحملة للملوحة لدى الحصائر الطحلبية. وتبرز هذه النتائج نهجًا عمليًا ومستدامًا لتثبيت التربة الرملية في المناطق الجافة والساحلية التي تعاني من محدودية توفر المياه العذبة.

English Abstract

This study evaluates a nature-based method for stabilizing sandy soils to combat desertification using marine algal mats and seawater irrigation. The work focused on determining the optimal algal inoculum concentration needed to form a stable surface crust. It also assessed the contribution of a small amount of agar as a natural binder and examined whether seawater can support crust development without freshwater inputs. Laboratory experiments were conducted using algal inoculum levels from 1% to 10%, with and without 0.5% agar, under controlled conditions. Penetration resistance was used to measure surface strength, and a 24-hour moisture-retention test was performed to evaluate hydrological behaviour. The results indicated that soil stability improved with increasing inoculum concentration up to 5%. At this level, the algal growth produced a continuous, well-bonded crust that held the sand particles together. The addition of 0.5% agar improved crust development at all inoculum levels and consistently increased penetration resistance. The combination of 5% inoculum with agar achieved the highest overall strength. Moisture-retention results indicated that non-agar crusts retained slightly more water after 24 hours, while agar-treated crusts dried faster due to their tighter pore structure. Even with this difference, the 5% inoculum with agar remained the strongest treatment based on penetration resistance. The study also confirmed that seawater irrigation supported algal growth and crust formation, demonstrating the halo tolerant nature of algal mats. These findings highlight a practical, sustainable approach to stabilizing sandy soil in arid and coastal regions where freshwater availability is limited.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Environmental Earth Sciences Research Research > Environment
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Geosciences
Committee Advisor:	NZILA, ALEXIS
Committee Members:	Ahmad, Irshad and Al-Thukair, Assad Ahmed
Depositing User:	AWAIS AWAIS (g202315730)
Date Deposited:	28 Dec 2025 06:36
Last Modified:	28 Dec 2025 06:36
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143902