Bacillus amyloliquefaciens application to prevent biofilms in reclaimed water microirrigation systems. (13th October 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Wen, Jiaxin; Xiao, Yang; Song, Peng; Sun, Bo; Muhammad, Tahir; Ma, Lianghe; Aosiman, An Waier; Li, Yunkai
• Is Part Of: Irrigation and drainage. Volume 70:Number 1(2021)
• Page Start: 4
• Page End: 15
• Publication Date: 2020-10-13
• Subjects: Bacillus amyloliquefaciens -- biofilm -- drip irrigation -- emitter clogging -- microbial antagonism; antagonisme microbien -- Bacillus amyloliquefaciens -- irrigation goutte à goutte -- colmatage des émetteurs -- biofilm; Irrigation engineering -- Periodicals; Drainage -- Periodicals; Flood control -- Periodicals; Sustainable agriculture -- Periodicals; 627.52
• DOI: 10.1002/ird.2527
• Languages: English
• ISSNs: 1531-0353

Abstract

Abstract: Reclaimed water (RW) applied in drip irrigation systems could be a solution to cope with the challenges of limited freshwater resources. Biofilm growth in irrigation systems is an unavoidable issue when using RW. To date, strong chemical bactericides mostly dominate the commercial market in controlling biofilms. However, recently scientists have been concerned about their real efficacy and environmental risks. This study assesses a low‐concentration microbial antagonist (i.e., Bacillus amyloliquefaciens inoculums, BAI) intermittently injected into the systems to mitigate biofilm formation in three types of drip emitters using two kinds of treated RW. The results indicated that the application of BAI significantly ( p < .05) mitigated the microbial biomass within biofilms when compared with the control groups (no‐BAI). In addition, BAI reduced the contents of extracellular polysaccharides and proteins of biofilms, which decreased the total biomass in BAI treatments by 44.9%–73.8%. Consequently, BAI effectively improved the emitter performances and increased the discharge variation rate by 31.9%–44.3%. These findings might provide a new perspective to control biofouling when applying RW in irrigation systems, with potential implications for sustainable water management in agricultural production. Abstract: L'eau recyclée (RW) appliquée dans les systèmes d'irrigation goutte à goutte pourrait être une solution pour faire face aux défis de la limitation des ressources en eau douce. La croissance du biofilm dans les systèmes d'irrigation est un problème inévitable lors de l'utilisation de RW. À ce jour, un bactéricide chimique puissant domine principalement le marché commercial du contrôle des biofilms. Cependant, récemment, les scientifiques se sont inquiétés de leur efficacité réelle et des risques environnementaux. Cette étude a évalué un antagoniste microbien de faible concentration (c.‐à‐d. Bacillus amyloliquefaciens inoculums, BAI) injecté par intermittence dans les systèmes pour atténuer la formation de biofilm dans trois types d'émetteurs goutte à goutte en utilisant deux types de RW traité. Les résultats ont indiqué que l'application de BAI de manière significative ( p < 0, 05) atténuait la biomasse microbienne dans les biofilms par rapport aux groupes témoins (sans BAI). En outre, BAI a réduit les teneurs en polysaccharides extracellulaires et en protéines des biofilms, ce qui a diminué la biomasse totale des traitements BAI de 44, 9 à 73, 8%. Par conséquent, BAI a effectivement amélioré les performances de l'émetteur et augmenté le taux de variation de décharge (Dra) de 31, 9 à 44, 3%. Ces résultats pourraient fournir une nouvelle perspective pour contrôler l'encrassement biologique lors de l'application de RW dans les systèmes d'irrigation, avec des implications potentielles pour la gestion durable de l'eau dans la production agricole.