Effects of barnyardgrass on rice growth and yield traits， and determination of its economic control threshold

doi:10.11686/cyxb2025228

Abstract

Abstract:

This research aimed to clarify the quantitative relationship between barnyardgrass （Echinochloa crus-galli）density and Oryza sativa growth and yield loss， and establish an economic threshold model for its control. Pot and field experiments were conducted to systematically evaluate the competition effects of 0-25 plants·m^-2 barnyardgrass on rice growth traits （plant height， tiller number） and yield components （effective panicles number， filled grains number， 1000-grain weight） in both direct-seeded and machine-transplanted rice systems. Regression models were used to analyze the barnyardgrass density-rice yield loss relationship， and a control threshold model was constructed based on crop parameters. Pot trials showed that at ≥7 plants·barrel^-1， rice plant height and tiller number were suppressed by 25.15% and 80.82%， respectively， exhibiting significant density-dependent stress. Field data indicated that 25 plants·m^-2 barnyardgrass reduced rice height by 15.27% in direct-seeded rice and 24.07% in machine-transplanted rice， and reducing effective panicles number by 70%-80%， filled grains number by 45.55% and 52.80%， respectively， and 1000-grain weight by 3.46% and 3.86%， resulting in 86.44% and 89.40% yield loss in seeded and machine-transplanted rice， respectively. Regression model analysis indicated a quadratic relationship for direct-seeded rice （y=1.0870 x2+1.1526 x-4.0842， R2=0.969） and a linear response in machine-transplanted rice （y=11.6774 x-15.1928， R2=0.948）. After calibration， the economic thresholds for weed control were determined to be 2.55 （direct-seeding） and 1.63 plants·m^-2 （machine-transplanting）. Barnyardgrass reduces rice yield primarily by inhibiting tillering （>42% reduction rate） and subsequently affecting panicle development （>70% reduction in effective panicle number）. The dynamic threshold models established in this study provide a basis for the precise control of barnyardgrass under different rice cultivation modes. These results reveal differential responses of direct-seeded and machine-transplanted rice to varying barnyardgrass density stresses. This information holds significant practical value for constructing precision weed management systems.

Key words: barnyardgrass density, rice, direct-seeded and mechane-transplanted, yield, economic threshold

Ju-feng FAN, Lang PAN, De-jun PENG, Ya-jun PENG, Si-fu LI, Cheng-yin NONG, Jian-hao DU, Xiang-ying LIU, Guo-lan MA. Effects of barnyardgrass on rice growth and yield traits， and determination of its economic control threshold[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2026, 35(4): 124-134.

Figures/Tables 13

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BD （plant·barrel^-1）	PH （cm）	PHIR （%）	分蘖数Tillers （No.·plant^-1）	TRR （%）
0	99.40±4.60aA	0.00	24.33±4.51aA	0.00
1	93.97±3.93abAB	5.47	15.00±3.00bB	38.36
2	93.40±1.73abAB	6.04	12.33±1.15bB	49.32
3	89.30±3.56bcABC	10.16	12.00±1.00bB	50.68
4	88.17±6.43bcABC	11.30	11.67±1.53bB	52.05
5	83.37±3.37cdBCD	16.13	6.33±1.53cC	73.97
6	78.67±2.15deCD	20.86	5.00±1.00cC	79.45
7	74.40±7.92eD	25.15	4.67±1.53cC	80.82

BD （plant·barrel^-1）	PH （cm）	PHIR （%）	分蘖数Tillers （No.·plant^-1）	TRR （%）
0	99.40±4.60aA	0.00	24.33±4.51aA	0.00
1	93.97±3.93abAB	5.47	15.00±3.00bB	38.36
2	93.40±1.73abAB	6.04	12.33±1.15bB	49.32
3	89.30±3.56bcABC	10.16	12.00±1.00bB	50.68
4	88.17±6.43bcABC	11.30	11.67±1.53bB	52.05
5	83.37±3.37cdBCD	16.13	6.33±1.53cC	73.97
6	78.67±2.15deCD	20.86	5.00±1.00cC	79.45
7	74.40±7.92eD	25.15	4.67±1.53cC	80.82

BD （plant·barrel^-1）	EP （No.·barrel^-1）	EPL （%）	FGPP	FGL （%）	千粒重1000-grain weight （g）	TGWL （%）	产量 Yield （g·barrel^-1）	YL （%）
0	22.00±2.60aA	0.00	117.33±10.26aA	0.00	22.37±0.12aA	0.00	43.43±1.80aA	0.00
1	10.67±2.50bB	51.52	113.00±2.65abA	3.69	22.20±0.26abAB	0.75	28.07±2.08bB	35.38
2	9.00±0.00bcB	59.09	102.33±9.29bcAB	12.78	22.10±0.10abcAB	1.19	26.77±2.19bB	38.37
3	8.33±3.00bcBC	62.12	91.67±2.31cB	21.88	21.97±0.31abcAB	1.79	21.90±2.19cC	49.58
4	6.33±1.50cdBCD	71.21	88.67±10.26cB	24.43	21.93±0.21abcAB	1.94	20.07±1.53cdC	53.80
5	6.00±1.00cdBCD	72.73	55.00±9.85dC	53.13	21.83±0.29bcAB	2.38	17.50±1.65dCD	59.71
6	4.00±0.00dCD	81.82	49.00±6.56deC	58.24	21.73±0.31bcAB	2.83	13.77±1.71eDE	68.30
7	3.33±0.50dD	84.85	39.00±6.56eC	66.76	21.67±0.31cB	3.13	11.40±0.69eE	73.75

BD （plant·barrel^-1）	EP （No.·barrel^-1）	EPL （%）	FGPP	FGL （%）	千粒重1000-grain weight （g）	TGWL （%）	产量 Yield （g·barrel^-1）	YL （%）
0	22.00±2.60aA	0.00	117.33±10.26aA	0.00	22.37±0.12aA	0.00	43.43±1.80aA	0.00
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5	6.00±1.00cdBCD	72.73	55.00±9.85dC	53.13	21.83±0.29bcAB	2.38	17.50±1.65dCD	59.71
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BD （plant·m^-2）	直播稻Direct seeding rice				机插稻Machine transplanted rice
BD （plant·m^-2）	PH （cm）	PHIR （%）	分蘖数 Tillers （No.·plant^-1）	TRR （%）	PH （cm）	PHIR （%）	分蘖数 Tillers （No.·plant^-1）	TRR（%）
0	114.50±0.79aA	0.00	11.83±0.88aA	0.00	115.83±3.37aA	0.00	22.58±0.88aA	0.00
1	114.29±0.89aAB	0.18	11.42±0.83aA	3.52	115.27±0.59abA	0.49	21.58±2.30aA	4.43
3	110.96±0.39bB	3.09	9.50±0.43bB	19.72	113.31±0.34bA	2.18	18.50±1.82bB	18.08
5	105.28±0.65cC	8.06	8.50±0.58cBC	28.17	109.78±2.07cB	5.23	18.00±1.96bBC	20.30
7	104.08±0.83cdC	9.10	8.25±0.42cdBC	30.28	102.95±1.62dC	11.12	16.00±0.98cBCD	29.15
10	101.85±0.57dC	11.05	7.50±0.58deCD	36.62	102.73±0.40dC	11.32	15.83±0.43cBCDE	29.89
15	97.93±1.22eD	14.48	7.42±0.17deCDE	37.32	96.13±1.43eD	17.01	15.17±1.17cdCDE	32.84
20	97.58±4.41eD	14.78	6.83±0.79efDE	42.25	89.22±1.17fE	22.98	13.50±0.79deDE	40.22
25	97.02±1.56eD	15.27	6.17±0.43fE	47.89	87.95±1.31fE	24.07	13.00±0.47eE	42.44