Physiological response of rice and weeds to low light intensity at different growth stages

The response of upland rice (Oryza sativa L.) cultivars Kinandang Patong and UPLRi-7, and the C₄ weeds Echinochloa colonum (L.) Link, Eleusine indica (L.) Gaertn., and Rottboellia cochinchinensis (Lour.) W.D. Clayton to low light intensity of 150, 250, and 400 μmol m^{?2 s-1} photosynthetically active radiation (PAR) at different development stages was studied in a combined growth chamber and glasshouse experiment. The weed species had higher net CO₂ exchange rates (CER) than rice at all light intensities and growth phases. The response of CER to light intensity was greatest at the early vegetative stage and became less pronounced at later stages in all species. Low light intensity reduced CER and growth rates at an early vegetative phase, particularly in rice, while Rottboellia maintained the highest CER. Differences in low-light-induced growth reduction between the species became less marked with plant age. Although prolonged exposure to low light intensity increased CER for all species, it was least for Eleusine, indicating acclimation of the photosynthetic system. All three weed species had a lower leaf conductance, low transpiration rate, and higher water use efficiency than rice. Both rice and weeds recovered from low-light treatment, particularly if the latter was imposed early. Continuous exposure to 150 (μmol m^?2 s^?1 PAR strongly inhibited growth of Eleusine and Echinochloa, had an intermediate effect on rice, and affected Rottboellia least. It is concluded that Rottboellia has superior growth and assimilation compared to rice under both low and high intensity light, whereas Echinochloa and, to an even greater extent, Eleusine, are more susceptible to shading. Possible physiological causes of these differences are discussed. Réponse physiologique du riz et des adventices à une faible intensité lumineuse à différents stades de croissance La réponse du riz hautes terres (Oryza sativa L.) cultivars Kinandang Patong et UPLRi-7, et des adventices C₄ (Echinochloa colonum (L.) Link, Elsine indica (L.) Gaertn, et Rottboelliacochinchinensis (Lour.) W.D. Clayton, a de faibles intensité lumineuses de radiation photo-synthétiquement active (PAR) de 150, 250 et 400 (μmol m^?2 s^?1à différents stades de croissance a étéétudié dans une expérimentation combinée en chambre climatique et en serre. Les espéces adventices avaient des taux nets d'échange en CO₂ (CER) plus élevés que le riz a toutes les intensités lumineuses et phases de croissance. La réponse du CER à 1'intensité lumineuse était la plus élevée aux stades végé-tatifs précoces et devenait moins é1evée aux stades plus tardifs pour toutes les espéces. La faible intensité lumineuse a réduit le CER et les taux de croissance à un stade végétatif précoce, particuliérement chez le riz, tandis que Rottboellia maintenait le CER élevé. Les diffe'rences dans la réduction de croissance induite par faible lumiére entre les espéces devenaient moins marquées avec 1'âge des plantes. Bien qu'une exposition à une faible intensité lumineuse ait augmenté le CER pour toutes les espèces, cela était moindre pour Eleusine, démontrant une acclimatation du systéme photosynthétique. Les 3 espèces d'adventices avaient une conductance foliaire plus faible, un taux de transpiration plus faible et une efficacité de l'utilisation d'eau plus élevé que le riz. Le riz et les adventices se remettaient du traitement de faible lumière surtout s'il était imposé tôt. Une exposition continue à 150 μmol m^?2 s^?1 a fortement inhibé la croissance d'Eleusine et d'Echinochloa, a moyennement affecté le riz de façon et de moinde façon, le Rottboeillia. II est conclu que Rottboellia a une croissance et une assimilation supérieures au riz à la fois sous faible et sous forte in tensité lumineuse, tandis qu'Echinochloa et même encore plus Eleusine sont plus sensibles à l'ombrage. Les causes physiologiques possibles de ces différences sont discutées. Die physiologische Reaktion von Reis und Unkräutem in verschiedenen Entwicklungsstadien auf geringe Lichtintensität Die Reaktion von Bergreissorten (Oryza sativa L. ‘Kinandang Patong’ und ‘UPLRi-7’) und der C₄-Unkräuter Echinochloa colonum (L.) Link, Eleusine indica (L.) Gaertn. und Rottboellia cochinchinensis (Lour.) W.D. Clayton in verscbiedenen Entwicklungsstadien auf geringe Lichtintensität von 150, 250 und 400 μmol m^?2 s^?1 wurde in Pflanzenwuchskammer- und Gewächshausversuchen untersucht. Die Unkrautarten hatten bei alien Lichtintensitäten und in alien Entwicklungsstadien höhere Netto-CO₂-Austauschraten (CER) als der Reis. Die CER-Reaktion auf die Lichtintensität war in den frühen Entwicklungsstadien am größten und danach bei allen Arten immer weniger deutlich. Niedrige Lichtintensität verringerte die CER und die Wachstumsraten in frühen Entwicklungsphasen, besonders bei Reis, während Rottboellia die höchste CER beibehielt. Unterschiede in der durch geringes Licht hervorgerufenen Wachstumsreduktion unter den Arten wurden mit zunehmendem Alter weniger deutlich. Obwohl durch eine längere Exposition bei geringer Lichtintensität die CER bei alien Arten zunahm, war dies bei Eleusine am geringsten, worin sich die Akklimation des Photosynthesesystems zeigte. Alle 3 Unkrautarten hatten ein geringeres Blattleitungsvermögen, geringere Transpirationsraten und eine höhere Assimilationsleistung als Reis. Sowohl Reis als auch die Unkräuter erholten sich von der Dunkellichtzeit, besonders wenn sie ihm früh ausgesetzt worden waren. Ständige Exposition auf eine Lichtintensität von 150 μmo m^?2 s^?1 unterdrückte das Wachstum von Eleusine und Echinochloa erheblich, den Reis weniger und Rottboellia am wenigsten. Daraus wurde geschlossen, daßRottboellia sowohl bei niedriger als auch hoher Lichtintensität im Vergleich zum Reis über stärkeren Wucbs und bessere Assimilation verfügt, während Echinochloa und, mehr noch, Eleusine gegen Beschattung empfindlicher sind. Die möglichen physiologischen Gründe für diese Unterschiede wurden diskutiert.     

The influence of rice plant type on the effect of weed competition on Oryza sativa and Oryza glaberrima

Detailed studies were conducted on three rice cultivars – IG10, an Oryza glaberrima Steudel; Moroberekan, a traditional Oryza sativa L.; and IDSA6, an improved O. sativa L. – in conditions with and without competition from weeds. IG10 suffered less from competition with weeds and suppressed weeds better than the O. sativa cultivars. IG10 accumulated more biomass, produced more tillers, established a higher leaf area index, had higher specific leaf area and, in the earlier stages of growth, partitioned more of its biomass to leaves than the O. sativa cultivars. Without competition from weeds, grain yields did not significantly differ between the cultivars, but IG10 produced higher yields in competition with weeds. The implications of these findings are discussed in relation to the development of rice plants with good weed suppression characteristics.