Simulating microbial degradation of organic matter in a simple porous system using the 3-D diffusion-based model MOSAIC

This paper deals with the simulation of microbial degradation of organic matter in soil within the pore space at a microscopic scale. Pore space was analysed with micro-computed tomography and described using a sphere network coming from a geometrical modelling algorithm. The biological model was improved regarding previous work in order to include the transformation of dissolved organic compounds and diffusion processes. We tested our model using experimental results of a simple substrate decomposition experiment (fructose) within a simple medium (sand) in the presence of different bacterial strains. Separate incubations were carried out in microcosms using five different bacterial communities at two different water potentials of −10 and −100 cm of water. We calibrated the biological parameters by means of experimental data obtained at high water content, and we tested the model without changing any parameters at low water content. Same as for the experimental data, our simulation results showed that the decrease in water content caused a decrease of mineralization rate. The model was able to simulate the decrease of connectivity between substrate and microorganism due the decrease of water content

Image segmentation: towards a methodology

We present an image segmentation method which may be applied to various tasks such as natural segmentation of monochromatic or color, three dimensional seismic or scanner images . Our algorithme is based on the region growing principle. Its originality lies on optimising the use of a sequence of criteria . We separate the common strategy of using segmentation criteria from the task specific definition of those criteria . This separation between algorithm and mathematical aspects of our method provides for its generality . Experiments results are shown .L'algorithme procède par croissance de régions. Son originalité repose sur l'optimisation d'une suite de critères emboité

Quantification of the pore size distribution of soils:assessment of existing software using tomographic and synthetic 3D images

The pore size distribution (PSD) of the void space is widely used to predict a range of processes in soils. Recent advances in X-ray computed tomography (CT) now afford novel ways to obtain exact data on pore geometry, which has stimulated the development of algorithms to estimate the pore size distribution from 3D data sets. To date there is however no clear consensus on how PSDs should be estimated, and in what form PSDs are best presented. In this article, we first review the theoretical principles shared by the various methods for PSD estimation. Then we select methods that are widely adopted in soil science and geoscience, and we use a robust statistical method to compare their application to synthetic image samples, for which analytical solutions of PSDs are available, and X-ray CT images of soil samples selected from different treatments to obtain wide ranging PSDs. Results indicate that, when applied to the synthetic images, all methods presenting PSDs as pore volume per class size (i.e., Avizo, CTAnalyser, BoneJ, Quantim4, and DTM), perform well. Among them, the methods based on Maximum Inscribed Balls (Bone J, CTAnalyser, Quantim4) also produce similar PSDs for the soil samples, whereas the Delaunay Triangulation Method (DTM) produces larger estimates of the pore volume occupied by small pores, and Avizo yields larger estimates of the pore volume occupied by large pores. By contrast, the methods that calculate PSDs as object population fraction per volume class (Avizo, 3DMA, DFS-FIJI) perform inconsistently on the synthetic images and do not appear well suited to handle the more complex geometries of soils. It is anticipated that the extensive evaluation of method performance carried out in this study, together with the recommendations reached, will be useful to the porous media community to make more informed choices relative to suitable PSD estimation methods, and will help improve current practice, which is often ad hoc and heuristic

Pflanzensoziologische Untersuchungen der Segetalvegetation in der Sudanzone Westafrikas

In dieser Arbeit, deren Hauptanliegen die Erstellung eines pflanzensoziologischen Systems war, wurde die Segetalvegetation der Sudanzone Westafrikas durch vegetationskundliche Aufnahmen erfasst. Zu den Aufnahmen wurden Bodenproben entnommen und Befragungen über die Anbaumethoden sowie Nutzung der Segetalarten durchgeführt. Um ein repräsentatives Bild der Segetalvegetation zu erreichen, wurden Regionen in Burkina Faso, Nigeria, Benin, Senegal und Mali zur Analyse ausgewählt, die in der Süd-, Nordsudanzone sowie in angrenzenden Gebieten der Sahelzone lagen. 601 Arten aus 70 Familien wurden identifiziert. Vier Familien, nämlich Poaceae, Leguminosae- Papilionaceae, Cyperaceae und Asteraceae dominieren in der Segetalflora und stellen die Hälfte der Arten, während die übrigen Familien, mit oft nur einem Vertreter, weniger repräsentiert sind. Corchorus tridens, Mitracarpus scaber und Leucas martinicensis, die drei häufigsten Segetalarten in der Sudanzone stammen jedoch nicht aus den vier oben genannten Familien. Die meisten Arten sind Therophyten und haben eine in den Tropen eingeschränkte Verbreitung. Es sind entweder pantropische (42 %), afrikanische Arten (32) oder paläeotropische Arten (20 %). Aus den 1120 Aufnahmen wurden 65 Gesellschaften beschrieben. Ein Vergleich dieser Gesellschaften führte zur Erarbeitung einer synoptischen Tabelle, deren Einheiten zur Herausarbeitung von pflanzensoziologischen Syntaxa dienten. Dabei wurden die bis dato beschriebenen Einheiten der Segetal- sowie Ruderalvegetation in den Tropen zum Vergleich einbezogen. Ein pflanzensoziologisches System der Segetalvegetation in der Sudanzone wurde erstellt. Zwei neue Klassen wurden definiert: die Leucetea martinicensis und die Caperonietea palustris. Die Leucetea martinicensis kommen auf den trockenen Böden vor und enthalten zwei Ordnungen: die Commelinietalia benghalensis auf gedüngten und die Polycarpeaetalia corymbosae auf ungedüngten Feldern. Die Commelinietalia benghalensis bestehen aus zwei Verbänden, dem Celosion trigynae und dem Tridaxion procumbentis. Der erste Verband ist sowohl in der Nord- als in der Südsudanzone anzutreffen, während der zweite nur in der Südsudanzone zu beobachten ist. Die Polycarpeaetalia corymbosae beinhalten drei Verbände: das Brachiarion distichophyllae, das Merremion tridentatae und das Jacquemontion tamnifoliae. Das Brachiarion distichophyllae kommt überall in der Sudanzone vor und bevorzugt die häufigen pisolithenreichen Böden. Das Merremion tridentatae ist auch in der gesamten Sudanzone verbreitet. Es ist überwiegend auf ausgesprochen sandigen Böden zu finden. Das Jacquemontion tamnifoliae hat einen eindeutigen Schwerpunkt in der Sahelzone und den Übergangsgebieten zur Sudanzone. Das ist der Verband, der auf den Hirsefeldern der Dünen in der Sahelzone wächst. Die Caperonietea palustris sind eine edaphisch stark geprägte Klasse. Sie wachsen auf den extrem tonreichen Vertisolen. Da diese eine Seltenheit in der Sudanzone sind, stellen die Caperonietea palustris eine ganz besondere Vegetation in der Sudanzone dar. Darin wurden zwei Assoziationen beschrieben: das Sorghetum arundinaceum und das Hygrophiletum auriculatae. Die Segetalvegetation auf den Reisfeldern in den Senken gehört zur neuen Ordnung Melochietalia corchorifoliae, die den Phragmitetea TÜXE