Optimization of the Eberhart–Russell method for assessing the environmental plasticity of apple cultivars in the Tambov Region, Russia

This study refines the application of the Eberhart–Russell method for assessing the environmental plasticity of apple cultivars in the Tambov Region, Russia. The analysis covers classical and contemporary approaches to genotype–environment interaction, including the methods of S. Eberhart and W. Russell (1966), G. Tai (1971), S. P. Martynov (1989), and R. A. Udachin (1990), all of which are based on multiple nonlinear regression. Their methodological strengths, limitations, and constraints are evaluated in relation to fruit crops, which are characterized by long developmental cycles and age-dependent yield dynamics. Previous applications of these approaches to fruit and berry crops across different regions of Russia are also summarized. Modifications to the Eberhart–Russell method are introduced that provide a more precise characterization of cultivar responses to specific weather conditions in individual growing years. These modifications enhance the treatment of combined weather effects and plant age when calculating environmental indices. The approach was tested in 2022–2025 using four widely cultivated apple cultivars (Berkutovskoye, Bogatyr, Lobo, and Spartan) grown under production conditions in the Tambov Region and evaluated using standard horticultural techniques. The results demonstrated substantial inter-cultivar differences in plasticity (regression coefficient b_i) and stability (variance of deviations S_i²). The lowest responsiveness to improved growing conditions was observed for Berkutovskoye (b_i = 0.701) and Bogatyr (b_i = 0.682). In contrast, Spartan combined high sensitivity to environmental improvement with the greatest stability (b_i = 1.687; S_i² = 24.141). The findings indicate that the proposed modifications provide an accurate quantitative assessment of cultivar responses to environmental factors, and further refinement of stability models is required to incorporate inter-environment differences.

1. Мережко О. Е. Оценка показателей стабильности и пластичности интродуцированных сортов Malus domestica Borkh. в условиях Оренбургской области, Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2024;7,4(83):89-96. DOI: 10.53914/issn2071-2243_ 2024_ 4_89.

2. Филиппов Е. Г., Брагин Р. Н., Донцов Д. П. Анализ показателей адаптивности сортов и линий ярового ячменя в экологическом сортоиспытании, Таврический вестник аграрной науки. 2022;4(32):221-230. EDN: WFQBII.

3. Лохова А. И. Оценка адаптивного потенциала сортов груши в условиях степной зоны Южного Урала, Плодоводство и ягодоводство России. 2021;65:30-36

4. Eberhart S.A., Russel W.A. Stability parameters for comparing varieties, Crop Sci. 1966;6(1):36-40.

5. Потанин В. Г., Алейников А. Ф., Стёпочкин П. И. Новый подход к оценке экологической пластичности сортов растений, Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014;18(3):548-552.

6. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. Орёл: Изд-во ВНИИСПК, 1999, 608 с.

7. Потапов В. А., Завражнов А. И., Бобрович Л. В. и др. Биометрия плодовых культур. Мичуринск: Изд-во МичГАУ, Наукоград РФ, 2004, 332 с.

8. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта: с основами статистической обработки результатов исследований. Изд. 6-е, стер. Москва: Альянс, 2011, 350 с.

9. Зыкин В. А., Белан И. А., Россеев В. М. и др. Методики расчета экологической пластичности сельскохозяйственных растений по дисциплине «Экологическая генетика». Омск: Изд-во ФГОУ ВПО ОмГАУ, 2008, 36 с.

10. Федорова В. А. Оценка экологической пластичности сортов озимой ржи в аридной зоне севера Астраханской области, Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2020;6(2):223-228. DOI: 10.30914/2411-9687-2020-6-2-223-228.

11. Филиппов Е. Г., Брагин Р. Н., Донцова А. А., Донцов Д. П. Оценка экологической пластичности и стабильности сортов ярового ячменя, Таврический вестник аграрной науки. 2021;3(27):172-179. DOI: 10.33952/2542-0720-2021-3-27-172-179.

12. Манукян И. Р., Абиева Т. С., Догузова Н. Н. Экологическая пластичность сортов озимой тритикале в условиях предгорной зоны Северного Кавказа, Аграрная наука. 2022;1(7-8):152-156. DOI: 10.32634/0869-8155-2022-361-7-8-152-156.

13. Тен Е. А., Ошергина И. П. Экологическая пластичность и урожайность коллекционных сортов чечевицы в условиях Акмолинской области, Владимирский земледелец. 2023;3:55-60. DOI: 10.24412/2225-2584-2023-3105-55-60.

14. Трубина В. С., Сердюк О. А., Горлова Л. А. Экологическая стабильность и пластичность сортов горчицы сарептской яровой селекции ВНИИМК, Масличные культуры. 2024;1(197):40-44.

15. Исмагилов К. Р., Каюмова Р. Р. Стабильность и экологическая пластичность озимых зерновых культур в Республике Башкортостан. Аграрная наука. 2024;380(3):114-118

16. Лаптев А. В. Экологическая стабильность и пластичность образцов овса степной экологической группы, Экологический Вестник Северного Кавказа. 2025;21(3):89-94

17. Талышкина А. Е., Шляхов В. А., Ткачук О. А.. Изучение экологической пластичности сортов ярового ячменя в условиях северного прикаспия, Нива Поволжья. 2025;2(74):1010. DOI: 10.36461/NP.2025.74.2.019.

18. Мазурик И. А. Оценка влияния экологических факторов на продуктивность сортов яблони летнего срока созревания: автореферат дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.07. Мазурик Игорь Алексеевич. – Краснодар, 1999, 24 с.

19. Гасымов Ф. М., Мазунин М. А., Глаз Н. В., Гераськин А. П., Кадочников И. Г. Оценка экологической пластичности челябинских сортов яблони, Ученые заметки ТОГУ. 2019:10(3):194-199.

20. Загиров Н. Г. Экологическая пластичность и стабильность сортов яблони и груши в Юго-восточном предгорье Дагестана, Горное сельское хозяйство. 2015;2:69-74.

21. Антуганова Л. С. Оценка экологической пластичности плодовых растений в условиях Центрально-Черноземной зоны: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.07. Антуганова Лариса Степановна. М., 1996, 283 с.

22. Гасымов Ф. М., Галимов В. Р., Лезин М. С. Экологическая пластичность сортов вишни в условиях Южного Урала 3i: Intellect, Idea, Innovation - интеллект, идея, инновация. 2022;1:17-23.

23. Гасымов Ф. М., Васильев А. А., Кутенева И. Е. Экологическая пластичность элитных форм черной смородины в условиях Челябинской области, Вестник Башкирского государственного агарного университета. 2023;1:15-19.

24. Лештаева В. В., Козлова А. Б. Оценка экологической пластичности и стабильности сортов малины в условиях юга Амурской области: Агропромышленный комплекс: проблемы и перспективы развития, Сб. трудов всерос. науч.-практ. Конференции, 16-17 апреля, Благовещенск, 2025 г., Благовещенск, 2025, 114-121.

25. Савельева Н. Н., Юшков А. Н., Земисов А. С. Перспективные сорта и генотипы яблони селекции Федерального научного центра им. И. В. Мичурина, Достижения науки и техники АПК. 2017;31(7):20-22.

26. Перфильев В. Е. Разработка методических вопросов селекции плодовых растений на основе статистического анализа количественных признаков: автореф. дис. … доктора с.-х. наук. Перфильев Василий Ефимович. – Мичуринск, 1988, 45 с.

27. Бобрович Л. В., Григорьева Л. В., Картечина Н. В., Пчелинцева Н. В., Григорьев С. И. Совершенствование использования оценочных показателей роста растений яблони в питомнике, Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2024;3(78):6-11.

28. Grigoreva L. V., Tsukanova D. N., Tsukanova E. M. The response of apple tree varieties to the anomalies in the water and temperature conditions in 2020, November 2021 IOP Conference Series Earth and Environmental Science 845(1):012047. DOI: 10.1088/1755-1315/845/1/012047.

29. Григорьева Л. В., Цуканова Е. М., Ткачев Е. Н., Наместникова Е. А. Сортовая реакция растений яблони на стрессоры осенне-зимнего периода, Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2025;2(85):62-74.