Ecological plasticity and sustainability of cotton in the Southern Steppe of Ukraine

Abstract

Depending on the length of the cotton growing season, the area of cultivation and its highest productivity potential are determined, and the prompt ripening of raw cotton allows for home-grown harvesting and high-quality soil preparation. The purpose of this study was to identify samples adapted to the conditions of the Southern Steppe of Ukraine from the cotton gene pool. The study used methods of plant variety expertise: phenological observations, morphological studies, and evaluation of breeding material for valuable traits. Based on the study results, parental components were selected to expand the process of forming early-ripening forms and productivity of raw cotton. The ability of cotton plants to grow in extreme conditions of the Southern Steppe of Ukraine was assessed and its homogeneity or stability, the index of growing conditions, the coefficient of variation – the difference in the numerical values of the trait duration of the period «germination – beginning of flowering» of plants in varieties with different growing season and their fluctuations around the average value were determined. It was found that according to the determined plasticity (bi), the variance of stability (𝑆𝑖 2), and the coefficient of variation of the duration of «germination – the beginning of flowering» higher tolerance to environmental factors was characterised by ultra-early ripening varieties. The average regression coefficient (bi) was -0.36; the variation in the duration of the period by year was 10.1%, which is significantly lower compared to early-ripening varieties – -0.77% and 12.9%, mid-ripening varieties – -0.80% and 15.0%, and late-ripening varieties – -1.30% and 16.6%, respectively. The maximum average productivity to frosty raw cotton of 49.4 g/plant was formed by the sample Pidozerskyi 4 (UF0800003), the duration of the period «germination – beginning of flowering» was 47 days, and «germination – full ripening» – < 103 days. The lowest raw cotton productivity of 21.2 g/plant was demonstrated by the late-ripening sample Joloten 32 (IU14056549) of Turkmen selection, the duration of the growing season of which was 145 days on average over the years of research. The findings of this study will be used in further breeding to create high-yielding cotton varieties with increased environmental plasticity and stability and highquality fibre.

Залежно від тривалості періоду вегетації бавовнику, визначається зона впровадження сорту та його найвищі показники потенціалу продуктивності, а своєчасне дозрівання бавовни-сирцю дозволяє провести збір доморозного врожаю, якісно підготувати ґрунт. Мета дослідження – виділити з генофонду бавовнику зразки адаптовані до умов Південного Степу України. При дослідженні використовувалися методики проведення експертизи сортів рослин: фенологічні спостереження, морфологічні дослідження, оцінку селекційного матеріалу за цінними ознаками. За результатами досліджень відібрані батьківські компоненти для розширення процесу формування скоростиглих форм і продуктивності бавовни-сирцю. Проведена оцінка здатності рослин бавовнику до вирощування в екстремальних умовах Південного Степу України та визначена його однорідність або стабільність, індекс умов вирощування, коефіцієнт варіації – різницю у числових значеннях ознаки тривалість періоду «сходи – початок цвітіння» рослин у сортах з різним періодом вегетації та їх коливання навколо середньої величини. Установлено, що за визначеною пластичністю (bі), варіансою стабільності (𝑆𝑖2) та коефіцієнтом варіації тривалості «сходи – початок цвітіння» більшою толерантністю до факторів середовищ характеризувались ультра ранньостиглі сорти. Середній коефіцієнт регресії (bі) складав – -0,36; варіювання тривалості періоду за роками – 10,1 %, що значно менше, у порівняні зі скоростиглими сортами – -0,77 і 12,9 %, середньостиглими – -0,80 і 15,0 % та пізньоньостиглими – -1,30 і 16,6 %, відповідно. Максимальну середню продуктивність до морозного бавовно-сирцю 49,4 г/рослину сформував зразок Підозерський 4 (UF0800003) тривалість періоду «сходи – початок цвітіння» якого складав 47 днів, а «сходи – повне достигання» – <103 дня. Найменшу продуктивність бавовни-сирцю 21,2 г/рослину продемонстрував зразок пізньостиглої групи стиглості Joloten 32 (IU14056549) туркменської селекції, тривалість періоду вегетації якого в середньому за роки досліджень дорівнювала 145 днів. Результати досліджень будуть використані у подальшій селекції при створенні високопродуктивних сортів бавовнику з підвищеною екологічною пластичністю і стабільністю та якісним волокном.