The effect of light intensity on the growth, development and yield of soybean in Southwest Nigeria

Abstract

Soybean (Glycine max (L.) Merrill) is an important cheap source of plant protein in Nigeria. Its production is constrained by low light intensity in the southern rainforest ecology due to cloud cover during the production season. Understanding the physiological basis of performance under low light intensity is therefore central to efforts geared towards the crop's productivity improvement in the zone. Soybean plants were subjected to two weeks of 75 and 50% daylight regimes at the vegetative (V4-5); early flowering (R2); and pod filling (R5) stages of growth. Full exposure or 100% daylight served as the control. In the field and pots, the 75% and 50% light intensities (obtained by covering cages with one or two layers of 1mm mesh net, respectively) significantly enhanced the vegetative growth over plants grown under 100% light intensity. Plants grown under 50% light reduction (L2 plants) had significantly (P=0.05) higher leaf area plant-1, stem height plant-1 and number of branches plant-1 than plants grown under 75% light intensity (L1 plants). Similarly, L1 plants had higher values of these vegetative parameters than plants grown under 100% light intensity (L0 plants). Generally, the results of the pot and field trials were similar. Reduced light regimes led to a higher accumulation of dry matter in the various plant parts particularly when imposed at the vegetative stage of growth. Additionally, reduced light regimes led to reduced leaf chlorophyll concentration and a general reduction in yield. The highest reduction in yield resulted from 50% light intensity imposed for two weeks at the pod filling stage of growth. In pots the seed dry weight plant-1 of L0, L1 and L2 plants were 40.6g, 30.4g and 23.3g, respectively. While for the field trials, the seed dry weight plant-1 for L0, L1, L2 plants were 37.3g, 34.3g and 32.5g, respectively. The seed dry weight plant-1 for light reduction at the vegetative stage (35.5g) was similar to that at the early flowering stage (35.5g) but was significantly higher than the seed dry weight plant-1 at the pod filling stage (33.2g). Results reveal that reduced light intensity was most damaging to soybean performance at the pod filling stage and the lower the light intensity the greater the yield reduction.

RÉSUMÉ


Le soja (Glycine max (L.) Merrill) est une source importante et bon marché de proteines végetales au Nigeria. Sa production est contrainte par la faible intensité lumineuse dans l'écologié de forêt pluvieusedu sud due à la couverture des nuages pendant la saison de production. Comprendre les bases physiologiques de la performance sous la faible intensite lumineuse est par consequent centrale pour l'amélioration des efforts dans la zone. Les plantes de soja ont été soumises à deux semaines de 75 et 50% de régime de lumierè du jour a l'étape de croissance végétative (V4-5); defloraison precoce (R2) et de remplissement de gousses( R5), 100% de la lumiere journaliere a servi de contrôle. Sur le champs et dans les pots, les 75% et 50% d'intensité lumineuse(obtenue par cages couverte avec une ou deux couches de 1mm mailles de filet, respectivement) d'une manière significative ont accrue la croissance végétale par rapportux plantes poussant sous 100% d'intensité lumineuse. Les plantes poussant sous 50% de lumière réduite (plantes L2) ont eu de manière significative (P=0.05) le nombre élevé de feuilles par plante, surface de feuilles par plante, hauteur de tiges par plantes et le nombre de branches par plante que les plantes cultivées sous 75% d'intensit' lumineuse (plantes L1). Similairement, les plantes L1 ont eu des valeurs élevées de ces paramètres végétaux que les plantes poussant sous 100% d'intensite lumineuse (plantes L0). Généralement, les résultats des essais des pots et du champs étaient les mêmes. Les régimes lumineux réduits ont entrainé une grande accumulation de la matière séche dans les differentes parties des plantes particulièrement quand où impose l'etape végétative de dévelopement. Les régimes lumineux réduits ont conduit à la réduction de la concentration de la chlorophylle par feuille et en générale, la réduction en production. La plus grande réduction en rendement a résulté de 50% de lumière imposée en deux semaines à l'tape du development du remplissage des gousses. Dans les pots, le poids des graines par plant de plantes L0, L1 et L2 ont été de 40.6g, 34.4get 23.3g, respectivement. Alors que sur le champs, la matière séche des graines par plante pour la réduction lumineuse à l'etape végétative (35.5g) était similaire à celle des plantes à l'etape de floraison précose (35.5g) mais significativement élevée que les poids de graines par plante de l'étape de remplissement des gousses (33.2g). Les résultats ont montré que l'intensité lumineuse réduite pour deux semaines étaient plus destructive à la performance du soja à l'étape de remplissement de la gousse et plus faible était l'intensité lumineuse, plus grande était la reduction de rendement.


(African Crop Science Journal 2001 9(3): 577-590)