Response of bread wheat genotypes to drought simulation under a mobile rain shelter in Kenya

Abstract

Selection of drought tolerant wheat genotypes for Arid and Semi-arid lands (ASALS) of Kenya, which consist of 83% of total land area, can provide alternative agricultural land for expansion. To reduce cost of dryland research, simulated drought under a rain shelter offers a good alternative for screening because marginal areas are vast and widespread. Four moisture regimes which simulated terminal, early, mid-and late-season droughts were created under the mobile rain shelter at Njoro in 1998/99, by applying drip irrigation (i) up to seedling stage (70 mm) (ii) through tillering (82 mm) (iii) up to anthesis (94 mm) and (iv) grain filling (106 mm), respectively, to determine drought responses of five wheat varieties (Duma, R748, R830, R831 and R833) and identify drought tolerant genotypes. Control watering regime had 118 mm applied at all stages. Yield and yield components in each season and the two seasons combined showed significant difference (P<0.05 and 0.01, respectively). Early drought during seedling stage and tillering caused significant reduction in plant heights, tiller number and number of reproductive tillers. However, drought from anthesis and grain filling to maturity caused significant (P<0.05) reduction in ear length (16.9%), spikelets/head (14.3%), 1000-kernel weights (22.4%) and an increase in the number of sterile florets/head (28.3%), compared to control. Seedling and reproductive stage (anthesis and grain filling) droughts caused the highest grain yield reduction (25 and 67%, respectively), indicating that they were the most critical stages in moisture requirement compared to control. Genotype R748 out-performed Duma (check) in all moisture regimes, and was recommended for field testing and participatory evaluation. From this study, it is possible to select drought tolerant cultivars using mobile rain shelters by drought simulations in Kenya. RÉSUMÉ La sélection des génotypes tolérant a la sécheresse pour les terres arides et semi-arides (ASALS) du Kenya, lesquelles consistent a 83% de la surface de terre, peut pourvenir de terre pour l'expansion agricole. Pour réduire le coût de la recherche dans les régions arides, la sécheresse simulée a l'abris de la pluie offre une bonne alternative pour la sélection parce que les aires marginales sont vastes et éparpillées. Pour les régimes humides qui sont simulés a l'état terminal, matinal, en pleine et en retard des saisons séches étaient crées sous un abri mobile a Njoro entre 1998/1999, par application de l'irrigation par goutte 1) jusqu'a l' étape de semis (70 mm) ii) a travers le labourage (82 mm), iii) jusqu'a l'étape d'anthere (94 mm) et iv) graine nourrissante (106 mm), respectivement pour déterminer les réponses a la sécheresse aux cinq variétés de blé (Duma, R748, R830, R831 et R833) et identifier les génotypes tolérant la sécheresse. Le contrôle du régime en eau avait 118 mm appliqués a toutes les étapes. Les composants de la production et du rendement dans chaque saison et les deux saisons combinées ont montré une différence significative (P<0,005 et 0,01 respectivement). La sécheresse matinale durant l'étape de semis et de labeur a causé une réduction significative en hauteurs de plante en nombre de laboureurs et nombre de laboureurs reproductifs. Cependant, la sécheresse à partir de maturité d'anthere et graine nourrissante a causé une réduction significative (P<0,05) en longueur d'épi (16,9%), de pointes/ tête (14,3%), poids de 1000 grains (22,4%) et croissance dans le nombre de fleurons steriles / tête (28,3%) comparée au contrôle. L'étape de semis et reproductive (anthere et graine nourrissante) de sécheresse a causé la réduction la plus élevée en rendement de graines (25 a 67%, respectivement)., indiquant qu'elles étaient les étapes les plus critique en humidité requise comparée au contrôle. Le génotype R748 donne une mauvaise performance en tous les régimes humides, et était recommendé pour les test sur terrain et l'évaluation participative. De cette étude, il est possible de sélectionner les variétés tolérantes a la sécheresse en utilisant les abris mobiles pour simuler la sécheresse au Kenya.