5-1 棲地適宜性分析
5-1-1 棲地適宜性指數(HSI)介紹
美國在 1958 年修正野生動物之相關環境評估條例。1969 年的 國家環境政策法(NEPA)，為了尋求能以定性及定量的方法來評估棲地 環境，而對數百種以上的生態評價方法作一考察，考察中發現 HEP 法 是 之 中 最 好 的 評 價 手 法 ， 其 可 評 估 棲 地 之 變 化 並 可 擬 定 代 償 (Mitagation) 之 替 代 方 案 ， 所 以 在 1974 年 聯 邦 政 府 野 生 動 物 局 (USFWS)將其幾度改良而在 1980 年發表，並改良沿用至今。
在此使用棲地適宜性指數(Habitat Suitability Index, HSI)的目的是 想用量化的數值來表示或預測B-IBI 值與其環境條件的關係，意即是 未來能夠直接以棲地品質作為監測基礎的評估方式。此指數為影響 B-IBI 值因子之總和，其數值以 0 到 1 來表示，其中以 0 代表最差(不 適宜)的 B-IBI 值，1 代表最佳(適宜)B-IBI 值。
5-1-2 棲地適宜性指數(HSI)評估過程
HEP 評價的步驟是首先進行事前現地調查資料之收集，而事先 資料之收集包括：調查區域之確定、相關現地資料之收集、B-IBI 值 之計算。
接者建立 HSI 之模式，HSI 模式係透過專家或現地調查，瞭解 棲地環境因子對B-IBI 值影響，來決定最適當的棲息地狀況，以估算 目前 B-IBI 值的棲息地狀況與最佳 B-IBI 值的棲息地狀況之間的比 值，作為評價B-IBI 值目前棲地適當性的程度，用 0(最不適宜)至 1(最 適宜)之間來表達的評價價值，HSI 的概念以下式表示。
適當的棲地狀態 研究區棲地狀態
=
HSI ，HSI 介於 0~1.0 間。
其建立程序包括： 指數(Suitability Index, SI)與環境因子之關係的包絡線圖，此 SI 包絡線 為 HSI 模式中最重要的一環，因所有數學計算及物理棲地的模擬均
5-2 模式建立
5-2-1 適合度指數(SI)模式建立
因本文的研究區域較廣，芳苑海岸、高美溼地及安平漁港間棲地 條件有所差異，所以將其分為6 區分別建立 HSI 模式，如下所示：
一、芳苑近岸區(王功海堤、永興海堤近岸、芳苑海堤近岸、新街海 堤，共17 個測站)
二、芳苑中岸區(永興海埔地海堤中岸、芳苑市區海堤中岸，共 8 個 測站)
三、芳苑遠岸區(永興海埔地海堤遠岸、芳苑市區海堤遠岸，共 8 個 測站)
四、芳苑紅樹林區(芳苑紅樹林區共 8 個測站) 五、高美溼地區(高美溼地共 6 個測站)
六、安平漁港區(安平漁港共 12 個測站)
高美溼地及安平漁港因測點間距較少，所以各自成為一區，而芳 苑海岸橫跨四個海堤，因此根據其離岸的遠近分為芳苑近岸區、芳苑 中岸區和芳苑遠岸區，再加上生態較特別的芳苑紅樹林區，芳苑海堤 一共分為4 區；在區域內各測站資料的選取，則是利用吉安勇介(2001) 所提到之觀念，使用B-IBI 最大值來建構 HSI，因此選取各測點於各 季中最大的B-IBI 值，以該季的環境因子及 B-IBI 值做為該測點的代 表。
在選取與 B-IBI 相關環境因子方面，則盡量使用全部有調查到的 因子，唯水溫與氣溫因各地差異性過小而排除在外，其餘因子皆被用 於建構 B-IBI；芳苑海岸及高美溼地所使用的環境因子包括鹽度、溶 氧(Do)、酸鹼度(pH)、氨氮(NH4)、生化需氧量(BOD5)、大腸桿菌、
總繗(TP)、底質 pH、總有機碳(TOC)、耗氧量、中值粒徑(D50)及含泥 量等 12 項；而安平漁港因為調查方式的不同而是使用了鹽度、溶氧 (Do)、酸鹼度(pH) 、氨氮(NH4)、生化需氧量(BOD5)、化學需氧量
(COD)、總繗(TP)、硝酸鹽(NO3)、亞硝酸鹽(NO2)、總有機碳(TOC)
5-2-2 棲地適合度(HSI)模式建立
棲地適合度(HSI)是依 B-IBI 值影響因子之適合度的總合來判 斷，為了對不同棲地有同樣的標準來比較，HSI 值應該定義在 0~1 之 間，即各SI 之合成必須滿足 HSI ≤ 1；本文將於研究區域 6 區建立各 區之HSI，並計算 HSI 與 B-IBI 值之皮爾森相關係數(r)，也就是 B-IBI 預測值(HSI)與 B-IBI 實際值之線性關係。
本文 SI 與 HSI 之合成是採用環境因子是互相影響，以幾何平均 數為概念，在11 個因子的 SI 中，選取 3 到 5 個相乘而得 HSI，在這 些組合中取與B-IBI 值皮爾森相關係數(r)最接近 1 的一組來代表該區 的 HSI 模式，因此每區都有各自的 HSI 模式；而選取 3 到 5 個因子 的原因，其一為 B-IBI 值不可能由過少的因子控置，因此選取 3 個為 下限，其二為取選因子越多，在工程上越難掌置，因此以5 個為上限。
以下舉一個由 SI 建構 HSI 模式的例子，表 5.2 為芳苑遠岸區各 測站之環境因子代表值與其B-IBI 值(以該測點 B-IBI 最大值出現那一 季為代表)，以此來建立 SI 而得到表 5.3，選取 3 到 5 個 SI 相乘而得 到HSI，選其中 HSI 與 B-IBI 值皮爾森相關係數(r)最大的一組，其式 為
HSI = SI-鹽度 × SI-Do × SI-耗氧量 結果如圖5.2 所示，其皮爾森相關係數(r)為 0.946。
再以上述流程，計算出各區的 HSI 與 B-IBI 值最大的皮爾森相關 係數(r)，如表 5.4 所示，最後以雙尾檢定各區之皮爾森相關係數(r)，
可發現在顯著水準 0.01 下，各區皆為顯著相關，代表有很強的線性 關係，可充分佐證 B-IBI 預測值(HSI)與 B-IBI 實際值之線性相關性，
而各區HSI 的組成如表 5.5 所示。
表5.2 芳苑遠岸區環境因子條件
表5.4 各區之皮爾森相關係數(r)
芳苑近岸 芳苑中岸 芳苑遠岸 芳苑紅樹林 高美溼地 安平漁港 相關係數(r) 0.760** 0.976** 0.946** 0.922** 0.995** 0.793**
測站數 17 8 8 8 6 12
**代表在顯著水準為 0.01 時 (雙尾)，相關顯著。
表5.5 HSI 之組成
區域 HSI(各 SI 相乘) 芳苑近岸區 鹽度 × 總繗(TP) × 耗氧量
芳苑中岸區 溶氧(Do) × 總繗(TP) × 底質 pH × 中值粒徑(D50) × 含泥量 芳苑遠岸區 鹽度 × 溶氧(Do) × 耗氧量
芳苑紅樹林區 溶氧(Do) × 中值粒徑(D50) × 含泥量
高美溼地區 溶氧(Do) × 底質 pH × 總有機碳(TOC) × 含泥量 安平漁港區 酸鹼度(pH) × 硝酸鹽(NO3) × 總有機碳(TOC)
第六章 結論
利用對彰化芳苑海岸、高美溼地和台南安平漁港的現地調查資 料，訂定研究區域之污染指標生物與修定底棲生物整合指標(B-IBI) 的評分區間，最後以棲地評價模式(HEP)將 B-IBI 值建立棲地適宜性 指數(HSI)，得到以下幾點結論：
一、由研究區域現地的資料，依區分出三個等級的水質，再觀查生物 於各水質間出現之機率，進而求得各種生物能夠忍受污染的程 度，將其分為低度污染指標(L)、中度污染指標(M)、高度污染指 標(H)三類型；本研究區域共 82 種底棲生物中，L 占 10 種，M 占 48 種，H 占 34 種。
二、B-IBI 評分區間原為以國外 Chesapeake Bay 的資料所訂定，本文 嘗試以水質符合乙類測站為標準測站(reference site)的作法，再配 合研究區現地資料加以修訂，最後訂出多鹽沙及多鹽泥矩陣評分 區間的參考值。
三、 建構研究區域 6 區之 HSI 模式，計算其 B-IBI 預測值(HSI)與 B-IBI 實際值之皮爾森相關係數(r)，結果發現皆有很強的線性關係，代 表可用 HSI 來監控 B-IBI 值。
四、本文主要目的是建立 B-IBI 值與棲地環境的定量關係；可於海岸 開發前先以 B-IBI 評估棲地品質，建立 HSI 以暸解 B-IBI 值與棲 地環境的定量關係，並於開發結束後藉此定量關係，調控棲地環 境使品質回復至開發前的水準，以達到棲地代償的目標。
參考文獻
1. 台灣貝類資料庫http://shell.sinica.edu.tw/
2. 楊德漸、孫瑞平(1986)「中國近海多毛環節動物」，農業出版社。
3. 李永祺、丁美麗(1991)「海洋污染生物學」，海洋出版社出版。
4. 李嘉亮(1994)「台灣的水產」，渡假出版社有限公司出版。
5. 施習德(1994)「招潮蟹」，國立海洋生物博物館籌備處出版。
6. 王嘉祥、劉烘昌(1996)「台灣海岸濕地的螃蟹」，高雄市野鳥學會 出版。
7. 邵廣昭、賴景陽、陳天任(1996)「台灣常見魚介貝類圖說 (上)(下)」，行政院農業委員會。
8. 黃榮富、游祥平 (1997)「台灣產梭子蟹類彩色圖鑑」，國立海洋 生物博物館籌備處出版。
9. 賴景陽(1999)「貝類(一)」，渡假出版杜。
10. 賴景陽(2004)「貝類(二)」，渡假出版杜。
11. 巫文隆(2003-2004)「台灣貝類目錄(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)(Ⅴ)(Ⅵ)」，行 政院農業委員會。
12. 朱達仁、張睿昇、郭一羽、施君翰(2005)「安平海岸淺灘生態效 果評估之研究」，中華建築學刊，1 卷 3 期，第 35-46 頁。
13. 陳盈曲(2005)「海岸結構物附著生物 HEP 棲地模式研究」，私立 中華大學土木工程研究所碩士論文。
14. 陳俊杰(2005)，「港灣結構物週邊底棲生物群集特性與其棲地模式 之建立 – 以安平港為例」，國立交通大學土木工程研究所碩士論 文。
15. 賴景陽(2005)「台灣貝類圖鑑」，貓頭鷹出版杜。
16. 朱達仁、郭一羽、施君翰(2006)「消波塊附著生物的生態演化與 生態評估－以新竹漁港為例」，中華建築學刊，2 卷 3 期，第 33-44 頁。
17. 郭一羽、李麗雪(2006)，「海岸生態景觀環境營造」，明文書局。
18. 朱達仁、郭一羽、李英周、施君翰(2007)「台灣海岸淺灘建構漁 港的環境生態評估研究」，港灣報導，76 期，第 1-11 頁。
19. 郭一羽、李麗雪、張睿昇、朱達仁(2007)「芳苑海岸潮間帶生態 工法之研究」，國立交通大學土木工程研究所，研究報告。
20. 波部忠重、伊藤 潔(1965)「原色貝類世界貝類圖鑑(Ⅰ)」，東京都 : サイエンティスト社。
21. 波部忠重、小菅貞男(1966) 「原色貝類世界貝類圖鑑(Ⅱ)」，東京 都 :サイエンティスト社。
22. 新保裕美、田中昌宏、池谷毅、越川義功（2000），「アサリを対 象とした生物息地適性評価モテル」，海岸工程論文集第 47 卷，
第 1111-1115 頁。
23. 吉安勇介、橋中秀典、井上雅夫、島田広昭、端谷研治（2001），
「HEP による人工磯の付着動物に関する生息適性評価」，海岸 工程論文集，第 48 卷，第 1316-1320 頁。
24. 橋中秀典、井上雅夫、島田広昭、田中賢治、西澤博志（2003），
「豊かな付着動物相の形成を目指した人工磯の適地選定手法」，
海岸工程論文集，第 50 卷，第 1216-1220 頁。
25. Alden, R.W. III, D.M. Dauer, J.A. Ranasinghe, L.C. Scott, and R.J.
Llansó(2002) “Statistical verification of the Chesapeake Bay Benthic Index of Biotic Integrity”, Environmetrics, 13:473- 498.
26. Christman, C.S. and D. M. Dauer(2003) “An Approach for
Identifying the Causes of Benthic Degradation in Chesapeake Bay”, Environmental Monitoring and Assessment, 81:187-197, 2003.
27. Dauer, D. M. (1993) “Biological criteria, environmental health and estuarine macrobenthic community structure,” Marine Pollution Bulletin, 26:249-257.
28. Karr, J. R. (1981) “Assessment of biotic integrity using fish communities,” Fisheries 6 (6): 21-27.
29. Llanso, R. J., L. C. Scott, and F. S. Kelley (2002), Chesapeake Bay Water Quality Monitoring Program, July 1984 – December 2001 (Volume 1), Technical report prepared by Versar, Inc. for the
Maryland Department of Natural Resources, Annapolis, MD, 101 pp.
30. Pearson, T. H. and R. Rosenberg (1978) “Macrobenthic succession in relation to organic enrichment and pollution of the marine
environment,” Oceangraphy and Marine Biology Annual Review, 16:229-311.
31. Tapp, J. F., N. Shillabeer, and C. M. Ashman (1993) “Continued observation of the benthic fanna of the industrialized Teesestuary,”
Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 172:67-80.
32. U.S Fish and Wildlife Service (1980) Habitat evaluation procedures (HEP),Washington, D.C: Division of Ecological Service ESM
101-103
33. Weisberg, S. B., J. A. Ranasinghe, D. M. , L. C. Schaffner, R. J. Diaz, and J. B. Frithsen.(1997)”An estuarine benthic index of biotic
integrity (B-IBI) for Chesapeake Bay”, Estuaries Research Federation, 20:149-158.
34. Willson, J. G. and D. W. Jeffrey (1994) “Benthic biological pollution indices in estuaries,” p. 311-327, In J. M. Kramer(ed), Biomonitoring of Coastal Watters and Estuaries, CRC press, Boca Raton, Florida.