Évaluation quantitative du potentiel d’élimination du carbone des macroalgues : un protocole standardisé pour l’estimation de la biomasse et le calcul de l’élimination du carbone

Résumé

Cette étude présente un protocole standardisé et reproductible pour estimer la biomasse macroalgale et calculer son potentiel d’élimination du carbone. Ce flux de travail harmonise l’échantillonnage, le calcul et le reporting afin d’améliorer la comparabilité entre les études, et est démontré dans des communautés représentatives de varechs et de sargassumes à travers le nord et le sud de la Chine.

Résumé

Les macroalgues sont un élément important des systèmes de carbone bleu. Cependant, leur potentiel d’élimination du carbone reste difficile à comparer entre les études car les plans d’échantillonnage sur le terrain, les modèles d’estimation de la biomasse et les flux de travail comptables varient considérablement. Cette étude présente un protocole standardisé et reproductible pour estimer la biomasse macroalgale et quantifier l’élimination du carbone, intégrant les caractéristiques biologiques macroalguales, les méthodes d’enquête écologique marine et les principes de comptabilité du cycle du carbone dans un flux de travail unifié. Le protocole spécifie des paramètres d’échantillonnage cohérents, des étapes de calcul harmonisées, ainsi que l’enregistrement et le rapport standardisés des données afin d’améliorer la comparabilité entre les études et de faciliter la synthèse régionale. Nous démontrons l’applicabilité du protocole à l’aide d’études de cas représentatives d’une communauté de varech au large dans le nord de la Chine et d’une communauté de sargouses de baie dans le sud de la Chine, représentant des taxons contrastés et des habitats côtiers peu profonds typiques. Grâce à ce flux de travail, la variabilité relative au sein de l’équipe restait inférieure à 10 %, et l’erreur relative inter-équipes restait inférieure à 15 %, conforme aux seuils de variabilité établis. Dans l’ensemble, le protocole offre un cadre opérationnellement transparent pour générer des ensembles de données macroalgales bleu-carbone comparables entre les sites et les équipes de recherche, en soutenant les enquêtes de ressources et les évaluations de l’élimination du carbone.

Introduction

Le carbone bleu fait référence au carbone capturé et stocké dans les écosystèmes marins. Il se caractérise par un stockage à long terme et une grande efficacité de séquestration, ce qui en fait un élément important du cycle mondial du carbone et un mécanisme naturel essentiel pour atténuer le changement^{climatique 1}. Dans les systèmes de carbone bleu, les macroalgues sont largement réparties dans les zones côtières, intertidales et subtidales, et fixent le_CO2 atmosphérique en carbone organique par photosynthèse. Une partie de cette production peut être exportée vers des eaux plus profondes ou au large, où elle peut contribuer au stockage à plus long terme du carbone, tandis qu’une autre partie reste en biomasse^{permanente 2}.

Cependant, les évaluations actuelles du potentiel d’élimination du carbone macroalgal sont encore limitées par une standardisation méthodologique^{limitée 3}. Cette limitation se reflète principalement sur trois aspects. Premièrement, les méthodes d’estimation de la biomasse diffèrent considérablement d’une étude à l’autre. Par exemple, la taille du quadrat et l’effort d’échantillonnage varient largement (par exemple, 0,25 m² à 4 m²), et dans certains cas, la réplication n’est pas mise en œuvre, entraînant de fortes fluctuations dans les estimations de la biomasse basées sur la surface. Deuxièmement, le flux de travail de calcul du carbone bleu (ou élimination du carbone) et la sélection des paramètres sont souvent incohérents, produisant des résultats comptables divergents même dans des conditions écologiques similaires. Troisièmement, il n’existe pas de protocole uniforme pour l’enregistrement et le reporting des données, ce qui réduit la comparabilité entre les résultats de recherche et limite la synthèse^{régionale 4}.

Une approche standardisée est nécessaire pour les macroalgues car leur voie d’élimination du carbone diffère de celle des plantes côtières enracinées telles que les mangroves et les herbiers marins. Plutôt que de dépendre principalement de l’enfouissement des sédiments sur le site de croissance, l’élimination du carbone macroalgal est davantage liée à l’accumulation rapide de biomasse et à l’exportation offshore de matière organique. Ce mécanisme, associé à une forte productivité et à un roulement rapide, rend la cohérence méthodologique particulièrement importante lors de la comparaison des sites et des espèces entre les régions⁵.

Pour combler cette lacune, nous développons un protocole standardisé complet qui intègre les caractéristiques biologiques macroalgales, les méthodes d’enquête écologique marine et la comptabilité du cycle du carbone dans un flux de travail unifié. Le protocole est organisé en cinq modules : (1) principes de conception et champ d’application, (2) estimation standardisée de la biomasse, (3) calcul standardisé du carbone bleu, (4) contrôle qualité et gestion des données, et (5) vérification du protocole. Nous validons l’applicabilité à l’aide d’études de cas représentatives d’une communauté de varechs offshore du nord et d’une communauté de sargassums de la baie du sud, illustrant leur utilisation à travers les espèces, les histoires de vie et les habitats côtiers^{peu profonds 6}.

Dans cette étude, l’absorption du carbone par les macroalgues est appelée élimination du carbone plutôt qu’une séquestration à long terme du carbone. Comme les macroalgues poussent généralement sur des substrats durs sans enfouissement sédimentaire direct sur le site, elles ne répondent pas intrinsèquement à un critère de stockage de >100 ans. Seule une fraction du carbone dérivé des macroalgues pourrait atteindre une séquestration à l’échelle du centenaire par exportation et l’enfouissement ultérieur de détritus.

Protocole

Utilisez ce protocole pour générer des estimations comparables de biomasse macroalgale et d’élimination du carbone entre les sites et les équipes de recherche. Un aperçu complet du flux de travail est présenté à la Figure 1.

1. Bases de la conception des protocoles

1. Principes de conception
   1. Aligner l’échantillonnage et l’estimation de la biomasse avec les caractéristiques biologiques macroalgales et le contexte écologique local (par exemple, la forme de croissance, la structure de la communauté et la dynamique des nutriments/saisons) afin de garantir que les mesures reflètent la variabilité naturelle.
   2. Sélectionnez la fenêtre d’échantillonnage pour correspondre à la période locale de croissance vigoureuse des macroalgues cibles et évitez l’échantillonnage pendant les périodes de dormance ou de carie.
   3. Déterminer la teneur en carbone à l’aide de méthodes d’analyse élémentaire validées. Documenter la préparation des échantillons, les paramètres analytiques et les procédures d’étalonnage, et appliquer la même méthode de manière cohérente à tous les^{échantillons 7}.
   4. Estimez le taux d’élimination du carbone à l’aide d’un cadre de calcul prédéfini. Paramétrez les termes liés à la photosynthèse en utilisant des entrées environnementales localement appropriées (par exemple, la durée de la lumière et la température de l’eau) et des sources de données physiologiques lorsque cela est applicable.
   5. Rédigez chaque étape comme une instruction opérationnelle sans ambiguïté et spécifiez les critères d’acceptation (seuils QC) pour les mesures sur le terrain et en laboratoire afin d’assurer la reproductibilité entre régions et^{équipes 8}.
   6. Utilisez le matériel de laboratoire et de terrain couramment disponible (par exemple, balances, four de séchage, analyseur élémentaire, ruban de mesure) et faites état de précision clé (par exemple, résolution de la balance, température de séchage).
   7. Simplifiez les procédures sans supprimer les exigences de contrôle qualité et priorisez les étapes qui affectent matériellement la biomasse, la teneur en carbone et les calculs des produits.
2. Champ d’application
   1. Appliquer ce protocole aux macroalgues attachées et flottantes (par exemple, varech et sargase).
   2. N’appliquez pas ce protocole aux microalgues ou aux algues planctoniques.
   3. Limiter l’application aux eaux côtières peu profondes (par exemple, zones côtières proches, baies et zones intertidales) où l’échantillonnage est opérationnellement faisable. Fixer une limite de profondeur cible de <20 m pour les opérations d’échantillonnage de routine.
   4. N’appliquez pas ce protocole aux communautés macroalgales des grandes profondeurs où les conditions d’échantillonnage et les exigences d’équipement dépassent la capacité conventionnelle^{d’enquête 9}.

2. Procédé standardisé d’estimation de la biomasse

1. Préparation préliminaire
   1. Déterminer les périodes d’échantillonnage en fonction des conditions environnementales locales et de la phénologie spécifique à chaque espèce plutôt que des mois calendaires.
   2. Définissez la « période de croissance vigoureuse » comme la période d’accumulation maximale de biomasse et d’activité photosynthétique, sur la base d’observations locales ou de preuves régionales.
   3. Sélectionnez le moment d’échantillonnage en utilisant des informations phénologiques spécifiques au site dans les systèmes de basse et haute latitude. Documentez la base de la sélection temporelle (par exemple, des enregistrements de suivi locaux ou des études régionales⁾¹⁰.
2. Réglage quadrat et échantillonnage
   1. Placez le référentiel quadrat de manière stable sur le substrat à chaque point d’échantillonnage (Figure 2). Assurez-vous que la différence de hauteur verticale dans le cadre est de <5 cm (vérifiez à l’aide d’une règle ou d’une référence fixe).
   2. Sélectionnez les sites d’échantillonnage pour représenter l’hétérogénéité spatiale de la communauté macroalgale dans la zone d’étude. Pour les zones intertidales, placez des quadrats dans l’espace d’une heure après la marée basse afin de minimiser la dessiccation et les effets liés à l’exposition à l’air sur la biomasse et les mesures de carbone.
   3. Établissez au moins 3 à 5 sites (ou blocs) par zone d’étude, selon l’étendue de l’habitat et l’hétérogénéité. À chaque site, échantillonnez 3 quadrats réplicatifs (total minimum : 9 à 15 quadrats par zone d’étude).
   4. Définir la zone quadratique selon la morphologie et la forme de croissance de l’espèce (par exemple, 1 m² pour les communautés dominées par les varechs ; 2 m² pour les macroalgues flottantes ou peu réparties)¹¹.
   5. Effectuez une vérification initiale de la variabilité en utilisant les trois premiers quadrats de chaque site. Si le coefficient de variation (CV) de la biomasse sèche par unité de surface dépasse 10 %, ajoutez des quadrats jusqu’à ce que le CV tombe à ≤10 %. Les principaux paramètres d’échantillonnage standardisés et les seuils d’acceptation sont résumés dans le Tableau 1.
   6. Placez les échantillons collectés sur la glace immédiatement après la récolte. Maintenir la température de transport entre 5 et 10 °C pour réduire la dégradation thermique.
   7. Livrez les échantillons au laboratoire dans les 24 heures suivant la collecte. Si le transport dépasse 24 heures, maintenir les échantillons dans l’eau de mer en correspondant à la salinité du site et surveiller régulièrement l’état de l’échantillon.
3. Mesure des paramètres de biomasse
   1. Mesure du poids frais
      1. Retirez les échantillons des sacs et rincez doucement avec de l’eau déionisée 2 à 3 fois pour enlever les sédiments et sels attachés. Limitez le temps total de rinçage à ≤30 s pour réduire la perte d’eau des tissus. Collectez la biomasse de chaque quadrat de manière constante (y compris les holdfasts, stipes et blades, sauf indication contraire du plan d’étude).
      2. Épongez l’humidité de surface avec du papier absorbant. Remplacez le papier 2 à 3 fois jusqu’à ce qu’il ne reste plus d’eau visible sur la surface de l’échantillon.
      3. Placez l’échantillon dans un récipient pré-pesé (par exemple, un bécher ou une boîte de Petri). Peser avec une balance électronique avec une précision de ≥0,01 g. Enregistrer la masse brute après stabilisation et calculer le poids net neuf (g) en soustrayant la masse du contenant.
      4. Peser chaque échantillon trois fois de suite. Utilisez la moyenne comme poids frais final. Si deux lectures diffèrent de > 2 %, vérifiez l’état de l’échantillon (par exemple, goutte d’eau ou placement instable) et répétez la pesée jusqu’à ce que le critère soit rempli.
   2. Mesure du poids à sec
      1. Après la mesure en poids frais, sélectionnez au hasard trois sous-échantillons représentatifs de chaque échantillon quadratique. Assurez-vous que chaque sous-échantillon pèse >10 g. Sous-échantillons secs à 60 °C. Après chaque intervalle de séchage, refroidissez les sous-échantillons à température ambiante dans un dessiccateur avant de peser.
      2. Stockez le reste du matériel pour l’analyse de la teneur en carbone. Si l’analyse a lieu dans les 24 heures, réfrigérez à 4-10 °C dans des contenants scellés et étiquetés et laissez les échantillons dans l’obscurité. Pour un stockage plus long, congelez à −20 °C.
      3. Continuez à sécher jusqu’à atteindre un poids constant. Définissez un poids constant comme une différence de ≤0,05 g entre deux mesures consécutives. Enregistrer le poids sec (g) du sous-échantillon.
      4. Calculez le ratio sec/frais (R_df) comme (poids sec) / (poids frais) pour chaque sous-échantillon. Si la CV de R_df est ≤5 %, utilisez la moyenne R_df pour convertir le poids frais total en poids sec total pour ce quadrat. Si le CV dépasse 5 %, augmentez le nombre de sous-échantillons à cinq, et réestimez R_df.
   3. Mesure de la hauteur et de la couverture de l’usine
      1. Sélectionnez au hasard 10 individus représentatifs (sporophytes/frondes) dans chaque quadrat. Mesurez la hauteur du thalle (cm) depuis le point d’attache jusqu’au tissu vivant intact le plus haut (à l’exclusion des extrémités cassées ou érodées). Notez les hauteurs individuelles et calculez la hauteur moyenne du quadrat (Havg).
      2. Pour les algues regroupées, sélectionnez 3 à 5 grappes, mesurez la hauteur moyenne par grappe et calculez la Havg globale.
      3. Mesurez la couverture en utilisant la méthode de la grille. Subdivisez le quadrat en 100 grilles égales (10 cm × 10 cm).
      4. Comptez le nombre de grilles dans lesquelles la couverture d’algues cibles dépasse 50 % (N). Calculer la couverture comme C ( %) = (N/100) × 100, et déclarer à une décimale²¹. Où N est le nombre de grilles sur 100.
4. Modèle de calcul de la biomasse
   1. Calcul de la biomasse par unité de surface : toutes les équations, variables et unités de rapport utilisées dans le flux de travail de calcul de la biomasse sont résumées dans le tableau 2.
      1. Calculer le poids frais par unité de surface (FW_par, g/^{m 2}) : (1)
      2. Calculer le poids à sec par unité de surface (DW_par, g/^{m 2}) : (2)
         Où A est la surface du quadrat (m²), FW_tot est le poids frais total du quadrat (g).
         REMARQUE : Si plusieurs réplications existent à un point d’échantillonnage, calculez FW_pour et DW_pour chaque réplication et déclarez la moyenne comme valeur du point d’échantillonnage
   2. Estimation de la biomasse de population
      1. Déterminer la zone de répartition de la population (S,^{m 2}). Si des images de télédétection sont disponibles, combinez les relevés de terrain avec des images de télédétection pour obtenir les coordonnées de la frontière, délimitez la limite de la population dans un logiciel SIG, et calculez S en^{conséquence 12}. Si les images de télédétection ne sont pas disponibles, mesurez la longueur et la largeur de la population avec un ruban à mesurer. Estimez S en utilisant la formule de l’aire rectangulaire, et partitionnez les aires irrégulières en plusieurs rectangles pour un calcul séparé avant de sommer pour obtenir le total S.
      2. Calculer la biomasse totale de la population (B, t) : (3)
         Où 10⁶ convertit les grammes en tonnes métriques. (t ; 1 t = 10³ kg).
      3. Si la biomasse diffère entre les sous-régions de population (par exemple, zones marginales vs. noyau), calculer DW_par pour chaque partition séparément, multiplier par la surface de chaque partition, et additionner les résultats pour obtenir B.
   3. Calcul dynamique de la biomasse
      1. Calculer le taux de croissance (r, ^jour-1) : (4)
         Où_{l’extrémité} DW est le poids à sec par unité de surface à la fin de la période (g/m²), le_début de DW est le poids à sec par unité de surface au début de la période (g/m²), et t est le temps de croissance (jours).
      2. Calculez la biomasse annuelle moyenne (DW_{avg_year}, g/^{m 2}) comme la moyenne de DW_i de tous les événements d’échantillonnage dans l’année suivante :
         (5)
         Où n est le nombre d’échantillons par an (sans dimension), en référence au nombre total d’événements d’échantillonnage indépendants réalisés dans l’année (par exemple, enquêtes saisonnières ou mensuelles), i est un indice représentant chaque temps d’échantillonnage dans un an utilisé pour calculer la biomasse moyenne annuelle, et DW_i est le poids à sec par unité de surface du i-ième événement d’échantillonnage (g/m²).

3. Processus standardisé de calcul du carbone bleu

1. Détermination de la teneur en carbone
   1. Placez les échantillons séchés ayant déjà atteint un poids constant (c’est-à-dire le matériau réservé à l’analyse de la teneur en carbone) dans un concasseur et broyez pendant 2 à 3 minutes pour homogénéiser le matériau. Utilisez un broyeur mécanique ou un mortier et pilon pour obtenir des particules uniformes adaptées à l’analyse du carbone.
   2. Tamisez le matériau homogénéisé à travers un tamis de 100 mailles (ouverture ≈150 μm). Collectez la fraction de sous-filtre et transférez-la dans des fioles pré-numérotées et pré-séchées.
   3. Conservez les échantillons prétraités dans un dessiccateur pour minimiser l’absorption d’humidité. Complétez la détermination de la teneur en carbone dans un délai de 7 jours.
   4. Vérifiez l’absorption d’humidité pendant le stockage et appliquez une correction de masse sèche si nécessaire. Peser une aliquote de l’échantillon prétraité stocké comme_{m auparavant}, puis sécher à nouveau l’aliquote au four à 60 °C à poids constant et peser_{comme m ensuite}.
   5. Calculez le taux d’absorption d’humidité (MR, %) comme suit : (6)
      Lors de la déclaration de la teneur en carbone, exprimez les valeurs sur une base de masse sèche véritable en utilisant la RM lorsque l’absorption d’humidité n’est pas négligeable.
2. Méthode de référence : analyse élémentaire
   1. Calibrez l’analyseur élémentaire à l’aide d’un matériau de référence certifié avant la détermination de l’échantillon. Assurez-vous que l’erreur d’étalonnage soit de <0,5 %.
   2. Définir les conditions de fonctionnement : température de combustion de 950 °C, température de réduction de 650 °C, et débit de gaz porteur de 200 mL/min.
   3. Pèser 5 à 10 mg de l’échantillon prétraité dans une capsule d’étain pré-pesée, puis plier et compacter la capsule pour éviter toute fuite pendant la combustion.
   4. Chargez la capsule dans l’analyseur élémentaire et laissez l’instrument effectuer automatiquement la combustion, la réduction, la séparation et la détection.
   5. Répétez la détermination trois fois pour chaque échantillon. Utilisez la valeur moyenne comme teneur finale en carbone (C, %)
      (7)
      Où m_C est la masse de carbone dans l’échantillon (mg), m_échantillon est la masse totale de l’échantillon analysé (mg).
   6. Si l’écart type relatif (RSD, %) des trois mesures dépasse 1 %, remesurez jusqu’à ce que le critère d’acceptation soit rempli. Calculez la RSD comme suit :
      (8)
      Où SD est l’écart-type des trois mesures C et C̄ est leur moyenne.
3. Méthode alternative : combustion (perte à l’allumage)
   1. Utiliser cette méthode uniquement lorsqu’un analyseur élémentaire n’est pas disponible. Indiquez clairement cette méthode dans le rapport et appliquez la procédure de correction décrite à la version 3.3.5.
   2. Placez 5 à 10 g d’échantillon séché prétraité dans un creuset. Sécher à 60 °C à poids constant, puis brûler dans un four à bouche à 550 °C pendant 4 à 6 heures. Refroidissez dans un dessiccateur et peseu les résidus.
   3. Calculer C ( %) comme : (9)
      Où m₀ est la masse sèche de l’échantillon avant la combustion (mg), la_cendre m est la masse du résidu après combustion (mg).
   4. Pour chaque lot, déterminez C pour 3 à 5 échantillons représentatifs à l’aide d’une analyse élémentaire. Ajustez une équation de correction entre C dérivé de la combustion et C de l’analyse élémentaire et appliquez l’équation de correction à tous les résultats dérivés de la combustion du même lot.

4. Calcul du taux d’élimination du carbone

1. Taux d’élimination du carbone basé sur le taux de croissance
   1. Calculer le taux d’élimination du carbone (CR, g C ^{m-2 d-1}) : (10)
      Où ΔDW correspond à la croissance de la biomasse par unité de surface (_extrémité DW−_début DW, g m⁻²). C est la teneur en carbone (en décimale, par exemple 35,2 % = 0,352), t est le temps de croissance (jours).
      REMARQUE : Utilisez les mêmes nœuds de début et de fin que pour DW_start et_end pour définir t et enregistrer les dates d’échantillonnage et la durée des intervalles pour la reproductibilité.
2. Taux d’élimination du carbone basé sur la productivité primaire (méthode de la bouteille claire-sombre)
   1. Préparez des flacons d’incubation jumelés (clair et foncé). Rincez les bouteilles trois fois avec de l’eau de mer du site, puis remplissez-les avec de l’eau de mer du site, réduisez l’espace de tête et étiquetez les bouteilles à l’avance.
   2. Placez du matériel macroalgal représentatif dans chaque bouteille. Utilisez une quantité de biomasse qui évite la foule et permet aux algues de garder une orientation naturelle pendant l’incubation.
   3. Calibrez le posemètre d’oxygène dissous (DO) selon les instructions du fabricant en utilisant l’eau saturée en air comme référence. Confirmez que l’erreur de mesure est ≤0,1 mg L⁻¹.
   4. Mesurez le DO initial dans la bouteille claire et la bouteille foncée et enregistrez les valeurs (DO₀, _blanc et DO₀, _noir, mg L⁻¹).
   5. Incubez les bouteilles pendant 24 heures dans des conditions de température et de lumière quasi naturelles sur le site d’échantillonnage. Gardez les bouteilles intactes pendant l’incubation et évitez la surchauffe due à une exposition directe au soleil ou à des artefacts d’ombrage.
   6. Mesurez le DO final dans la bouteille claire et la bouteille foncée (DO₁, _blanc et_{DO 1}, _noir, mg L⁻¹).
   7. Calculer les changements de DO comme : (11)
      (12)
   8. Calculer la production nette d’oxygène comme : (13)
      Où V est le volume d’eau de mer (L).
   9. Convertir la production d’oxygène en fixation du carbone (_{C fix}, mg C) : (14)
      Où O_net est la production nette d’oxygène (mg_{O 2}), 0,375 est le coefficient (1 mg_O2 correspond à 0,375 mg C fixe)
   10. Calculer le taux d’élimination du carbone basé sur la productivité primaire (_{productivité} CR, g C m⁻² d⁻¹) comme suit :
       (15)
       où 1000 convertit mg en g, A est la zone d’échantillon (projetée) (m²), et t est le temps d’incubation (jours).
       REMARQUE : Pendant l’incubation, veillez à ce que les algues restent dans un état naturel et évitez les perturbations physiques. Enregistrer la température de l’eau de mer et estimer les conditions lumineuses approximatives pendant l’incubation pour signaler la cohérence.
3. Intégration et correction des deux méthodes
   1. Calculez la CR moyenne comme suit : (16)
   2. Calculer l’erreur relative (RE) comme : (17)
      RENOTE : Si RE < 10 %, utilisez CRavg comme CR final. Si l’ER ≥10 %, vérifiez les nœuds temporels et la cohérence opérationnelle (par exemple, correspondant la définition de l’intervalle de croissance, le timing de l’incubation et l’estimation de la zone d’échantillon), et répétez les étapes de mesure ou de calcul qui contribuent le plus à la divergence.
   3. Calculer le CR corrigé (_{CR corr}, g C m⁻² d⁻¹) comme : (18)
      Alors que_{CR meas} est le taux d’élimination du carbone mesuré (g C m⁻² d⁻¹), la_lumière T est la durée mesurée de la lumière (h). T_{light_stand} est la durée standard de la lumière (h).

5. Conversion du stockage et du flux de carbone

1. Calculer le stockage du carbone (_stockage C, t C) : (19)
   Où B_{avg_year} est la biomasse annuelle moyenne de la population (t), et C est la teneur en carbone (décimal)
2. Définissez le flux annuel de carbone (Fc, t C year-1) comme un puits de carbone corrigé à long terme (CS_{long_corr}) :
   (20)
3. Convertir Fc_{en équivalent CO} 2 : (21)
   où 1 t C = 3,67 t CO₂. Les relations entre le stockage du carbone, le taux d’élimination du carbone, les métriques des puits de carbone et les conversions de flux utilisées dans ce protocole sont résumées à la Figure 3.

6. Système de contrôle qualité

1. Contrôle qualité à l’étape d’échantillonnage
   1. Fournir une formation unifiée au personnel d’échantillonnage afin d’assurer des opérations standardisées pour la mise en place des quadrats, la collecte d’échantillons et l’enregistrement des paramètres (voir le Tableau 1).
   2. Administrez une évaluation après la formation. Nécessite que l’erreur de disposition des quadrats soit de <5 % et l’erreur de mesure du poids frais de <2 %. Autoriser le personnel à participer à l’échantillonnage sur le terrain seulement après avoir réussi l’évaluation.
   3. Calibrez les balances électroniques à l’aide de poids standards (par exemple, 100 g ou 500 g) avant chaque séance d’échantillonnage. Notez les résultats de calibration dans la table d’étalonnage de l’instrument. Recalibrez la balance si elle est déplacée pendant l’échantillonnage.
   4. Calibrez les localisateurs GPS à un endroit dont les coordonnées sont connues avant l’échantillonnage. Assurez-vous que l’erreur de positionnement soit <5 m. Si les mesures sont effectuées dans des conditions d’ombre ou de mauvais signal, enregistrez la déviation et corrigez les coordonnées lors du traitement^{des données 13}.
   5. Calibrez quotidiennement les thermomètres à eau et les sonomètres de salinité à l’aide de solutions standard. Assurez-vous que l’erreur d’étalonnage de la température de l’eau soit de <0,2 °C et l’erreur d’étalonnage de la salinité de <0,2.
   6. Mesurez la température et la salinité de l’eau de mer ambiante sur chaque site d’échantillonnage au moment de la collecte et enregistrez les valeurs dans la base de données.
   7. Régler trois quadrats réplicés pour chaque point d’échantillonnage. Si le coefficient de variation de DW_par sur les trois quadrats dépasse 10 %, ajoutez deux quadrats réplicés supplémentaires et répétez jusqu’à ce que le coefficient de variation soit <10 %.
   8. Conserver tous les échantillons collectés dans des conditions de réfrigération (5-10 °C) jusqu’à la fin du traitement en laboratoire afin de permettre une détermination supplémentaire des réplications si nécessaire.
   9. Fixez trois déterminations parallèles pour le poids frais, le poids sec et la teneur en carbone pour chaque échantillon quadrat. Exigez que l’écart type relatif soit de <5 % et répétez la détermination si le critère n’est pas rempli.
2. Contrôle qualité à l’étape d’analyse expérimentale
   1. Effectuer un prétraitement et une analyse des échantillons dans un environnement de laboratoire propre afin de minimiser la contamination par la poussière et les réactifs organiques.
   2. Essuyez et désinfectez les surfaces expérimentales quotidiennement avec de l’alcool, et séchez/stérilisez les équipements réutilisables^{à l’avance 14}.
   3. Vérifiez la pression porteuse-gaz de l’analyseur élémentaire avant chaque utilisation et assurez-vous qu’elle dépasse 0,5 MPa. Commencez la mesure uniquement lorsque la fluctuation de température du four à combustion est de <5 °C.
   4. Nettoyez le tube de combustion après chaque lot de mesures et après que le four ait refroidi à une température de fonctionnement sûre afin de minimiser la contamination par échantillons^{croisés 15}.
   5. Zéro solde électronique avant utilisation. Mesurez le poids frais et le poids sec trois fois. Exigent que l’écart-type relatif soit de ≤2 % pour le poids frais et de ≤5 % pour le poids sec. Déterminer la teneur en carbone au moins trois fois par échantillon et appliquer le critère d’acceptation spécifié à la Section 3 (détermination de la teneur en carbone).
   6. Effectuer des incubations de productivité primaire au moins en double par site et répéter les incubations lorsque les seuils d’erreur de mesure sont dépassés.
3. Revue des données
   1. Assigner deux évaluateurs pour auditer les données expérimentales. Exiger que le premier examinateur vérifie l’exhaustivité des enregistrements originaux (métadonnées d’échantillonnage, paramètres de l’instrument et résultats de mesure).
   2. Exiger que le second relecteur vérifie la précision des calculs (par exemple, R_df, DWper, CR, et conversions ultérieures).
   3. Enregistrer les problèmes identifiés lors de l’audit et mettre en œuvre des re-mesures ou des recalculs si nécessaire.
   4. Enregistrer les journaux d’étalonnage des instruments, l’écart-type relatif des déterminations parallèles et les notes de traitement anormal des données comme preuves QC, et relier ces enregistrements QC à chaque lot d’échantillonnage dans la base^{de données 16}.

7. Gestion des données

1. Établissez un modèle de base de données standardisé avant le travail sur le terrain et utilisez le même modèle entre sites et équipes.
2. Consignez les informations d’échantillonnage, y compris le nom de la zone d’étude, le numéro de bloc, les coordonnées GPS des points d’échantillonnage, la date d’échantillonnage, le personnel d’échantillonnage et les conditions météorologiques.
3. Enregistrer les paramètres environnementaux, notamment la température de l’eau, la salinité, la profondeur de l’eau, la durée de la lumière (_{lumière T)} et la concentration d’oxygène dissous lorsque disponible.
4. Enregistrez les données de biomasse, incluant la surface quadratique (A), le poids frais quadrat (FW_tot), le poids sec quadrat (DW_tot), le ratio sec-frais (R_df), la biomasse par unité de surface (DW_per), la répartition de la population (S) et la biomasse totale de la population (B).
5. Des indicateurs de carbone bleu records, incluant la teneur en carbone (C), le taux d’élimination du carbone (CR), les puits de carbone à court terme (CS_court), les puits de carbone à long terme corrigés (CS_{long_corr}), le stockage de carbone (_stockage en C) et le flux de carbone (Fc).
6. Enregistrer les données de contrôle qualité, y compris les enregistrements d’étalonnage des instruments, l’écart-type relatif des déterminations parallèles, et les instructions de traitement anormales^{des données 16}.
7. Documentez de façon cohérente les étiquettes du stade de croissance (par exemple, période de croissance vigoureuse vs. non vigoureuse) et notez le mois/année de chaque campagne d’échantillonnage.

Résultats

Cas 1 : Évaluation du potentiel d’extraction de carbone de la population de varechs offshore du nord

Zone d’étude et périodes d’échantillonnage : Un échantillonnage sur le terrain a été réalisé dans la zone d’aquaculture offshore de varech de Qingdao, province du Shandong (profondeur de l’eau : 5-8 m). Les mesures ont été recueillies lors d’une période de croissance vigoureuse (mai 2022) et d’...

Discussion

La force principale de ce protocole réside dans le fait qu’il aborde directement la variation méthodologique dans les évaluations existantes du potentiel d’élimination du carbone des macroalgues. En pratique, les différences dans les spécifications quadratiques, les approches de mesure et les modèles de calcul peuvent conduire à des estimations des puits de carbone qui varient de deux à trois fois même au sein du même système^{côtier 17}. En standardisant la séquence...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Balancier électronique	METTLER TOLEDO	ML204T	Pour peser les échantillons
Analyseur élémentaire	Thermo Fisher	FlashSmart	Pour l’analyse de la teneur en carbone
Four	Memmert	UN55	Pour sécher les échantillons
Dispositif GPS	Garmin	GPSMAP 65s	Pour les lieux d’enregistrement
Posemètre d’oxygène dissous	YSI	ProODO	Pour mesurer les niveaux de DO