Olha Bakumenko

The development of plant cultivation technologies in controlled environments requires the identification of species capable of efficient functioning in closed or semi-closed ecological systems with limited resources. One of the promising directions in this field is the use of Controlled Ecological Life Support Systems (CELSS), where plants perform key functions in maintaining gas balance, participating in water and biogeochemical cycles, and producing fresh food biomass. The aim of this study was to substantiate approaches for selecting plant species with high adaptive potential for cultivation under controlled environmental conditions and to develop an experimental platform for investigating their growth and functional characteristics. Based on an analysis of international research and existing crop selection criteria for bioregenerative systems, a set of principles for selecting promising crops was formulated, considering ecological adaptability, morphological traits, nutritional value, and technological suitability for cultivation in regulated environments. As candidate species, Mesembryanthemum crystallinum L., Anredera cordifolia (Ten.) Steenis, and Anoectochilus roxburghii (Wall.) Lindl. were proposed due to their compact morphology, high nutritional and bioactive compound content, and potential suitability for cultivation in limited space conditions. To evaluate their adaptive potential, an experimental facility, the Micro-Lunar Greenhouse System (MLGS), was designed to simulate key parameters of a controlled environment, including temperature, humidity, atmospheric gas composition, light conditions, and nutrient solution characteristics. A standardized cultivation experiment scheme and a system for evaluating morphological, physiological, biochemical, and resource efficiency indicators were proposed. The obtained results provide a methodological basis for further studies on plant adaptation in controlled ecological systems and may contribute to the development of cultivation technologies for closed growing environments

The ongoing war in Ukraine has caused unprecedented mechanical degradation, severe structural deformation, and profound pedoturbation of the fertile topsoil layer. While chemical contamination has been extensively documented, physical damage — driven by the systematic passage of heavy tracked and wheeled military vehicles, artillery and aerial bombardments, and the extensive excavation of engineering fortifications-presents a critical yet understudied threat to soil health, hydrological regimes, and long-term food security. This study aims to provide a comprehensive scientific and theoretical analysis of the spatial scale and depth of mechanical pedosphere destruction caused by military activities in Ukraine from 2023 to 2025. Furthermore, it seeks to evaluate the agrophysical consequences of chernozem destructurization and to synthesize global landscape reclamation strategies for the ecological and agricultural restoration of war-affected lands. A systematic synthesis and comparative analysis were conducted using peer-reviewed literature and empirical data indexed in Scopus, Web of Science, and Google Scholar. The methodological framework combines GIS-based spatial monitoring data, remote sensing studies, and comparative military geomorphology, enabling a qualitative and quantitative assessment of physical soil deformation and erosion risks. Findings reveal that militarily degraded lands in Ukraine expanded nearly twofold between 2023 and 2025, reaching approximately 1.8 million hectares, with high-value Black Soils (chernozems) accounting for over 55–60% of the damaged area. Heavy transport traffic critically compromises soil macroporosity, increases bulk density, and pulverizes water-stable aggregates into fine dust, severely impairing aeration and capillary moisture retention. Explosive pedoturbation creates bomb-turbation craters that invert genetic soil horizons, exposing nutrient-poor parent rock and disrupting natural microrelief. Linear fortification networks act as artificial drainage channels, accelerating gully and sheet erosion during intense precipitation events. An evaluation of international military land restoration frameworks (notably Fort Carson and Idaho proving grounds) demonstrates that integrating deep mechanical subsoiling with biological re-vegetation-utilizing stress-tolerant, deep-rooting perennial grass mixtures-effectively stabilizes soil structure, enhances shear strength, and halts secondary erosion processes. Mechanical soil degradation poses a persistent threat to agricultural sustainability that cannot be resolved through standard farming practices alone. A synchronized, multi-stage remediation approachcombining precision GIS mapping, humanitarian mine clearance, subsoil decompaction, phytoremediation, and bio-structural stabilization is imperative for restoring the agrophysical integrity of degraded soils and safely reintroducing affected lands into the national and global agricultural supply chains.

Military activities can cause severe soil contamination, yet the fine-scale spatial structure of war-driven contamination remains poorly understood. This study quantified the short-range spatial distribution of heavy metals in an agricultural landscape in southern Ukraine affected by active military operations using high-density field sampling and geostatistical analysis. We quantified not only how much contamination was present, but also how it was distributed across the landscape. The contamination pattern formed a heterogeneous, focal mosaic with a spatial dependence range of 54–83 m, indicating localized, event-based inputs. Pb, Zn, and Cu occurred as high-contrast hotspots associated with destroyed military equipment, whereas other elements reflected background variability or mixed sources. Indicator elements confirmed lithogenic control and provided a baseline for distinguishing natural background conditions from localized military contamination. Although 87.8% of the study area was only lightly contaminated, 2.2% comprised high-intensity hotspots that concentrated environmental and sanitary risk. These findings show that war-driven soil contamination is spatially structured rather than uniformly distributed and cannot be reliably characterized using averaged or coarse-scale assessments. High-resolution monitoring below the 54–83 m scale is therefore required to detect contamination hotspots and support risk assessment and post-conflict management of agricultural land.

Controlled Ecological Life Support Systems (CELSS) require reliable in situ crop production for long-duration lunar and planetary habitation. However, existing research infrastructure remains divided between large, expensive facilities and conventional growth chambers that lack the environmental realism needed for standardized crop screening. This study aimed to design, engineer, and experimentally validate a Micro-Lunar Greenhouse System (MLGS) as a mid-scale modular platform for evaluating functionally diverse candidate crops under CELSS-like conditions. The 1.52 m3 MLGS integrated automated control of atmospheric composition, temperature, relative humidity, airflow, hydroponics, and programmable LED lighting across three independent cultivation zones. Mesembryanthemum crystallinum, Anredera cordifolia, and Anoectochilus roxburghii were cultivated for 180 days under species-optimized MLGS conditions and compared with standard laboratory chamber conditions using three biological replicates per treatment. Platform performance and crop responses were assessed through environmental stability, growth, photosynthetic traits, nutritional and bioactive composition, resource-use efficiency, waste-processing capacity, and microbial safety. The MLGS maintained environmental setpoints within ±0.8°C, ±1.5% relative humidity, and 25-35 ppm CO2 of target values for more than 97% of operating time, with low spatial heterogeneity among cultivation zones. Relative to the control, the optimized MLGS treatment increased biomass by 38-62%, enhanced key nutritional or bioactive compounds by 24-46%, and improved water-use efficiency by 25-55%. Nitrogen and phosphorus removal from simulated waste streams reached 58-79% and 47-70%, respectively, and no foodborne pathogens were detected. These results validate the MLGS as a reproducible bridge platform between large CELSS facilities and conventional growth chambers, supporting standardized crop screening for future space agriculture applications.

У статті наведено результати оцінки ефективності інтегрованої системи захисту посівів кукурудзи від бур’янів в умовах виробничих посівів ТОВ «Ромниптахоспілка». Дослідження проводили у 2025 році на полях загальною площею 257 га в умовах північно-східної частини Лісостепу України. Попередником культури був соняшник, що сприяв формуванню високого рівня забур’яненості та накопиченню падалиці й важкоконтрольованих видів сегетальної рослинності. Поля з різним рівнем засмічення використовували як просторові повторення виробничого досліду. Встановлено, що середня щільність бур’янів у посівах кукурудзи становила 220 шт/м², із коливанням від 90 до 310 шт/м² залежно від поля. У структурі сегетальної рослинності домінував мишій сизий (Setaria glauca), частка якого сягала близько 75 % загальної кількості бур’янів. Також поширеними були амброзія полинолиста (Ambrosia artemisiifolia), лобода біла (Chenopodium album) та падалиця соняшнику (Helianthus annuus). Показано, що проведення агрофізичних заходів забезпечило зниження щільності бур’янів із 220 до 60–70 шт/м² ще до застосування гербіциду. Для хімічного контролю використовували післясходовий гербіцид МайсТер Пауер у нормі 1,5 л/га. Через 15 днів після обробки середня кількість бур’янів зменшилася до 57 шт/м², а біологічна ефективність препарату становила 74 %. Найвищу чутливість до гербіциду проявили Setaria glauca та Chenopodium album, тоді як падалиця соняшнику, хвощ польовий (Equisetum arvense) і ваточник сирійський (Asclepias syriaca) характеризувалися підвищеною стійкістю. Урожайність зерна кукурудзи за умов інтегрованої системи захисту становила 4,74–5,31 т/га за вологості зерна 21,7–23,2 %. Встановлено, що поєднання агрофізичних та хімічних методів контролю бур’янів забезпечує стабілізацію фітосанітарного стану посівів і сприяє ефективнішій реалізації врожайного потенціалу культури.

Метою цієї статті є аналіз впливу воєнних дій на якість лісових ґрунтів, зокрема, на вміст важких металів у місцях детонації та згоряння боєприпасів, що є фактором деградації лісових екосистем. У зв'язку з повномасштабним вторгненням, лісові масиви України зазнають безпрецедентного антропогенного навантаження, що робить це дослідження надзвичайно актуальним. На відміну від людей, які можуть тимчасово мігрувати, лісові екосистеми залишаються вразливими до прямого впливу бойових дій, що призводить не лише до втрати біорізноманіття, але й до значних економічних збитків. У роботі було проведено відбір зразків ґрунту на ураженій ділянці хвойного лісу поблизу с. Стецьківка Сумської області, де було знищено склад боєприпасів.Зразки відбиралися з епіцентру вибуху, з країв ураженої ділянки та з контрольної зони. Аналіз вмісту хімічних елементів проводився рентгенофлуоресцентним методом, а отримані дані оброблялися за допомогою статистичного аналізу. Результати дослідження показали, що вміст деяких елементів (Стибій, Станум, Кадмій, Аргентум, Паладій, Аурум, Селен, Миш’як, Ртуть, Кобальт Та Хром) є нижчим за поріг визначення приладу.Однак, для інших елементів виявлені суттєві відмінності. Так, концентрації Свинцю, Міді, Мангану, Заліза та Сірки значно зростають в епіцентрі вибуху, що свідчить про їхнє надходження з боєприпасів. Водночас, вміст Барію, Цирконію та Рубідію, навпаки, знижується в епіцентрі, що вказує на їхній механічний перерозподіл або вимивання. Статистичний аналіз за критерієм Дункана підтвердив, що всі виявлені відмінності є статистично значущими. Отримані дані свідчать про те, що бойові дії спричиняють довгострокове забруднення ґрунтів токсичними елементами, що може призвести до деградації лісових екосистем та зниження їхньої продуктивності. Це підкреслює необхідність розробки ефективних стратегій лісовідновлення та моніторингу, які враховуватимуть фактори військових дій та підвищену пожежну небезпеку. Результати дослідження можуть бути корисними для фахівців, які займаються проблемами екологічної безпеки та відновлення довкілля у післявоєнний період.

У статті проаналізовано вплив агрокліматичних умов на біометричні показники малини в маточному розсаднику, використовуючи метеорологічні дані. Дослідження базувалися на загальнонаукових та спеціальних методах.Розрахунок гідротермічного коефіцієнта та його впливу на врожайність малини здійснювали математично-статистичними та розрахунково-порівняльними методами. Фенологічні показники та стійкість рослин до біотичних та абіотичних факторів оцінювали візуальними спостереженнями. Врожайність визначали методом вибіркового зважування. Аналіз гідротермічного коефіцієнта виявив значні річні коливання зволоженості. Якщо 2023 рік був достатньо вологим, то 2024 рік, особливо влітку, був посушливим. Аномально тепла весна 2024 року прискорила фенологічний розвиток малини: вегетація розпочалася на 19 днів раніше. За дворічним аналізом фенологічних фаз сорти було класифіковано: середньоранній – Глен Файн; середньостиглі – Бріліанс, Маджестік, Сапфір; середньопізні – Полка, Василинка. Дослідження біометричних показників пагонів виявило вплив генетичних факторів та умов середовища, зокрема позитивну кореляцію між кількістю опадів та розмірами пагонів. Сорт Глен Файн показав найвищу конкурентну здатність за висотою пагонів, а Сапфір – найбільшу товщину. Стійкість до вилягання та шипуватість були відносно стабільними ознаками. Урожайність шести сортів малини в маточному розсаднику Сумської філії Українського інституту експертизи сортів рослин коливалася від 9,5 до 29,0 т/га за два роки, із середньою врожайністю 19,1 т/га. Максимальні показники зафіксовані у сорту Сапфір (27,5 т/га), мінімальні – у сорту Полка (10,2 т/га). Всі досліджені сорти малини виявили високий рівень стійкості до хвороб.Максимальний індекс стійкості (9 балів) зафіксовано у сорту Бріліанс. Василина виявилася лідером за посухостійкістю, тоді як Маджестік був найменш стійким. За зимостійкістю виділилися Василина та Полка, тоді як Сапфір і Маджестік були чутливішими, але здатними до відновлення. Дослідження 2023-2024 років у Сумській області підтвердило значний вплив агрокліматичних умов на малину. На біометричні показники та продуктивність впливають як генетика, так і середовище. Було виявлено, що сорти демонструють різну стійкість до хвороб, посухи та низьких температур, що важливо враховувати для оптимізації вирощування малини в регіоні.

This study investigates the impact of chemical and biological treatments on the mycobiota of winter wheat seeds and the fungal composition of the soil. Conducted in 2023-2024 using the winter wheat variety Aliot, the research aimed to determine how different seed treatments affect the microbial...