Interplant root competition leads to an overcrowding effect in maize

W.Jiang, K.Wang, G.Jiang, Q.Wu, J.Zhang, S.Dong, and P.Liu
Page(s) 1041-1045  | doi:10.4141/CJPS09007 | Published by the Agricultural Institute of Canada

Full text (PDF 117 kb)    

Abstract: We conducted an experiment with two maize hybrids (Zea mays L.) to examine the effect of interplant root competition on root growth and to evaluate the impact to total plant performance. Two maize hybrids (Jinhai 5 and Denghai 3719) were grown either with no root competition in their own plot (owners) or as individuals sharing twice the space and nutrients (sharers). Plants were sampled every other week after pollination to track changes in root and shoot biomass. The carbohydrate allocation was smaller in the roots of sharers compared with owners at the pro-phase of grain filling and shoot accumulation was slightly accelerated during this period. However, at the lag phase, the accumulation rate in the shoots of individual plants was distinctly lower than in owners, as a result of earlier root senescence. Overall, shoot mass was reduced by 8% in sharers of both hybrids, while they showed a similar root to shoot ratio compared with the owners. Although the “sharing” treatment was confounded by larger soil spaces, the effects of larger soil volume and interplant root competition were different, and demonstrate that interplant root competition has an inhibitory effect on roots. Maize plants displayed an overcrowding effect (or an escape strategy) by allocating more carbohydrate to the shoots at the expense of the roots when faced with interplant root competition.

Key words: Overcrowding effect, interplant root competition, maize (zea mays L.), root discrimination

Résumé: Les auteurs ont entrepris une expérience avec deux hybrides du maïs (Zea mays L.) en vue de préciser les conséquences de la concurrence des racines entre les plants sur la croissance des racines et d’en évaluer l’impact sur la performance générale de la plante. Dans ce but, ils ont cultivé les deux hybrides (Jinhai 5 et Denghai 3719) soit sans concurrence, dans leur propre parcelle (propriétaires), soit individuellement, avec le double de l’espace et des éléments nutritifs (copropriétaires). Les plants ont été échantillonnés une semaine sur deux après pollinisation afin de suivre l’évolution de la biomasse des racines et des pousses. L’affectation des hydrates de carbone était plus faible aux racines des copropriétaires qu’à celles des propriétaires au stade précédant le remplissage du grain et les hydrates de carbone s’accumulaient légèrement plus vite dans les pousses durant cette période. Néanmoins, durant la phase de latence, les pousses des copropriétaires accumulent les hydrates de carbone nettement moins vite en raison de la sénescence accélérée des racines. Dans l’ensemble, on note une diminution de 8 % de la masse des pousses chez les deux hybrides copropriétaires, bien que le ratio racines/pousses soit semblable à celui des propriétaires. Si les effets du « partage » se confondent en raison des plus grandes dimensions de la parcelle, l’incidence du plus important volume de sol et de la concurrence des racines n’était pas la même, et montre que la compétition des racines des plants inhibe la croissance des racines. Les plants de maïs illustrent un effet de surpopulation (ou une stratégie de fuite) en allouant plus d’hydrates de carbone aux pousses, au détriment des racines quand celles-ci subissent la concurrence des racines d’un autre plant.

Mots clés : Effet de surpopulation, concurrence des racines entre plants, maïs (zea mays L.), discrimination racinaire

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