海洋健康指数法对青岛胶州湾健康状况评价的研究❋

隋春晨, 宋影飞, 罗先香,2， 张龙军

(1. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛，266100; 2. 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛，266100)

海洋健康指数法对青岛胶州湾健康状况评价的研究❋

隋春晨1, 宋影飞1, 罗先香1,2， 张龙军2**

(1. 中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛，266100; 2. 中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛，266100)

Halpern等人构建了全新的评价海洋生态系统健康的指标体系——海洋健康指数(OHI)法，把人类与海洋看成一个相互耦合的整体，将可持续性思想融入到生态系统健康评价中。应用OHI法，对胶州湾健康状况的评价结果表明，胶州湾海洋健康评价指标得分变化范围为36.1～98.3，平均值为67.8。其中，生态相关的碳储备、区域意识指标，特别是沿岸保护和清洁水域指标严重拉低了胶州湾整体健康水平。而旅游与娱乐、食物供给、生物多样性指标显示正面影响，特别是反映经济发展水平的手工捕鱼机会、沿岸生计指标对胶州湾健康的贡献很大。说明胶州湾地区经济发展较快，但对环境保护的重视和投入不足。今后应在保持经济平稳发展的基础上，加强对胶州湾生态环境的管理和保护。

健康评价；海洋健康指数；胶州湾

人类的生存和发展离不开海洋。人类从海洋中获得食物及其他各项福祉[1]，然而不恰当的获取会直接或间接的对海洋生态系统健康造成破坏，降低海洋为人类提供福祉的能力。因此，亟需建立一种能将人类需求和海洋健康结合进行评价的方法来指导人类合理利用海洋，以满足人类对海洋日益增长的福祉需要，又可保持海洋自身的生态系统健康活力。

Halpern等[2]在千年生态系统评估的基础上，提出了10个公共期望指标，构建了全新的评价海洋生态系统健康的指标体系—海洋健康指数(Ocean Health Index)。与以往指标体系法相比，OHI法将人类本身看作海洋生态系统的一部分，不仅评估人类对海洋生态环境的影响，也评估海洋为人类提供服务能力的状况这两个方面，即定量、综合的评价海洋-人类耦合生态系统的健康。且OHI法将可持续思想融入其中，不仅从海洋生态系统为人类提供福利的角度评价海洋当前健康状态，也从指标近期趋势、影响指标当前状态的压力(包括生态压力和社会压力)、及缓解压力对指标现在状态影响的恢复力(包括生态完整性、法律法规、社会完整性)等方面评价指标的未来可能状态。

OHI自问世以来获得了广泛的关注和应用。首先，Halpern应用OHI对全球专属经济区的海洋健康做了评估，且每年都获取新的数据来追踪全球海洋健康状况的变化(http://www.oceanhealthindex.org)。随后，Elfes等[3]应用OHI对巴西、Selig等[4]对斐济做了国家尺度的评估， Zheng等[5]对天津近海，Halpern等[6]对美国西海岸近海、Ma等[7]对厦门近海进行了地区尺度的评估应用。

胶州湾是青岛市的母亲湾，凭借其优越的自然条件所提供的服务功能，对青岛市社会经济发展和市民的生活具有巨大的支撑作用。本文拟用OHI方法评价当前胶州湾的海洋健康状况，试图为胶州湾管理部门提供生态、环境决策方面的科学依据，也为OHI的应用提供局部尺度的案例。

1 研究区域与方法

1.1 区域概况

胶州湾位于山东半岛南部，地处东亚季风气候区，属于温带季风气候，空气湿润，多年平均气温为12.2℃(青岛气象局)。胶州湾三面被青岛市环绕，面积约为340 km2，平均水深7 m，是一个典型的半封闭式海湾。沿岸分别为市南区、市北区、城阳区、胶州市及黄岛区，仅南部与黄海相通。胶州湾北部和西北部沿岸分布着各种类型的湿地，自海向陆依次为潮下带浅海湿地、潮间带滩涂湿地、盐田和潮上带自然湿地[8]；湾内动植物物种繁多，浮游植物约163种[9]，浮游动物约81种[10]，底栖生物约322种[11]。

胶州湾经济发展水平较高，2013年青岛市环湾各区人口为516.1万人，人均GDP达到107 482元(青岛统计年鉴)，约是全国人均GDP(43 852元)的2.5倍。2014年6月，国务院同意设立青岛西海岸新区，这是第九个国家级新区。湾口的中国外贸亿吨吞吐大港青岛港，海底隧道和跨海大桥连接青岛东西两岸，形成了胶州湾便利的交通条件。胶州湾文化旅游资源较为丰富，海洋体育文化、历史文化、军事文化、渔业文化等都独具特色，有着一定的历史文化积淀。

1.2 评价方法

应用Halpern等[2]提供的海洋健康指数(OHI)评价方法，对胶州湾的海洋健康状况进行评价。评价步骤介绍如下(见图1)：

图1 海洋健康指数评价方法Fig.1 Method of ocean health index

指标体系的总得分,是将确定的每个指标的得分Ii与权重αi的加权求和，其中每个指标的权重相等。

每个指标Ii都分为当前状态(Current value)xi,c和未来可能状态(Future value)xi,F两个维度：

Ii=0.5xi,c+0.5xi,F。

(1)

当前状态xi,C由选定的指示因子当前值xi与基准值xi,r的比值得到，统一标准化至0～100范围。每个指标的基准值可根据评价区域的管理目标及数据获取情况来选择。基准值的选取应同时遵循SMART原则——可量化的、远大的、现实的和有时限的[12]，可分为函数关系(包括阈值和已知目标)、时间序列、空间对比三种选取方式。

未来可能状态是趋势Ti、压力Pi、恢复力ri三个维度的函数：

xi,F=[1+0.67×Ti+0.33×(ri-Pi)]xi。

(2)

其中压力Pi包含生态压力pE和社会压力ps：

Pi=0.5×PE+0.5×Ps，

(3)

而恢复力ri包含生态完整性RE、法律法规G和社会完整性RS：

(4)

趋势Ti是近5年当前状态的年平均变化速率的五倍。生态压力PE是由水污染、栖息地破坏、捕鱼、气候变化、基因污染等五类压力源强度的加权平均值体现[2]。其中，压力源的强度统一标准化为0～1，权重则通过评估压力源对指标的影响力大小得到。社会压力PS是由评价国家的腐败监管指数、政府效能指数、政府稳定指数、监管治理指数、法律制度指数、民主自由权利等6个良政治理要素得到的治理指数决定。生态完整性RE是由评价区域的食物网完整性决定的。法律法规G是指与海洋保护有关的法律法规。社会完整性RS则由治理指数和世界经济论坛评价国家维持经济繁荣能力得到的竞争力指数共同决定。

2 胶州湾生态系统健康评价体系

Halpern等人提出的海洋健康指数评价方法含有10个基本公共期望指标，但当某项指标与评价区域无关或无可持续数据时，可将该指标从指标体系中排除，其余指标平均分配权重[2]。根据胶州湾的区位自然特点及人类活动影响，决定了当前未见有非食物类的、可用于商业活动和国际贸易的大量海产品的报道，虽然有少数贝壳类用于旅游产品，但数量极少，在人类从海洋获取福祉的范畴内占比极小。因此，胶州湾健康评价中暂不将天然产品作为评价指标之一。

同样，对于OHI评价方法指标的子指标，亦可根据评价区域的实际状况进行取舍[2]。Halpern等[2]确定的食物供给指标中有手工小规模捕鱼、休闲渔业、海洋捕捞、海水养殖4个子指标。但胶州湾由于面积较小，水深较浅，加上人类活动的影响，不存在大规模商业捕捞。且相对于海水养殖产量来说，手工小规模捕鱼和休闲渔业占比极少，所以在胶州湾健康评价食物供给指标中的子指标仅将海水养殖项计入。

OHI评价方法中指标指示因子的选取，可以不拘泥于全球评价中给定的指标指示因子，而是根据评价区域实际情况，选择既能表征指标特性又易获取数据的参数作为指示因子[2]。针对胶州湾的实际情况，健康评价中使用的大多数指标与全球评价[2]中对应指标的指示因子相同。但对清洁水域子指标，本文选用一类和二类水域占全湾面积的比例；多样性的子指标物种，选用浮游植物、浮游动物、大型底栖生物的“Shannon-wiener多样性指数”为指示因子，并在各指标的当前状态描述中进行详细说明。

表1 胶州湾生态系统健康评价指标体系及基准值选择方式Table 1 Oceaan health assessment index of Jiaozhou Bay ecosystem and the approach of setting referencepoint

胶州湾生态系统健康评价中基准值的选取遵循SMART原则，其中与经济发展水平有关的手工捕鱼机会、旅游与娱乐、沿岸生计与经济等指标，由于青岛市的发展水平逐年提高，若选择自身基准值则违背SMART 原则中的“远大的”原则，故通过空间对比方式来选择外部基准值；与环境有关的海水养殖、碳储备、沿岸保护区域意识、生物多样性中的栖息地等指标，由于人类活动的影响较大，故基准值通过时间序列方式来选择自身历史最好状态为基准值；对胶州湾的清洁水域和生物多样性中的物种多样性指标而言，根据胶州湾的管理目标通过已知目标方式选择基准值。

综上，确定的胶州湾生态系统健康评价指标体系及指标基准值选取方式如表1所示。

胶州湾生态系统健康评价指标中，未来可能状态的趋势力，大多是近五年指标当前状态的年平均变化速率的五倍(r2gt;0.7)，只有区域意识中标志性物种子指标是以更长期的变化趋势来判断。压力和恢复力采用全球评价[2]中给定的中国压力和恢复力数据层。其中未来状态的压力包含有生态压力和社会压力两个方面。全球评价[2]中给定的中国的生态压力是对中国海洋生态系统的总体评估结果，社会压力是在评估中国治理指数的基础上得出的。而未来状态的恢复力包含有生态完整性、社会完整性和法律法规三项。生态完整性是对中国海洋生态系统的总体评价结果，社会完整性是在评估中国治理指数和竞争力指数的基础上得出的。关于法律法规这一项，中国是栖息地恢复、渔业恢复、濒危野生动植物种保护等海洋保护有关的所有国际公约的签署国，因此全球评价中[2]中国的法律法规项是满分。

3 胶州湾生态系统健康评价指标的当前状态

指标的当前状态是指选定的指示因子当前值与基准值的比值。本节将从数据来源、指示因子和基准值选取等方面描述指标的当前状态。

3.1 食物供给

食物供给指标衡量的是海洋可持续的为人类提供食物的能力。在胶州湾海洋健康评价中食物供给指标以海水养殖产量来衡量。

OHI体系中海水养殖种类指来自海洋或半咸水中联合国粮食与农业组织(FAO)规定的种类，但不包括海带等大型藻[2]。而在中国，海带、裙带菜、紫菜等大型藻也是海水养殖的主要品种，因此，选取胶州湾的海水养殖种类——鱼类、甲壳类、贝类和大型藻的总产量作为海水养殖子指标的指示因子。

青岛市各城区鱼类、甲壳类、贝类和藻类的海水养殖总量从中国渔业年鉴获取，在胶州湾评价中仅计算胶州湾具有养殖产业的城阳区、胶州市和黄岛区(原黄岛、胶南)的海水养殖量(见表2)。需要说明的是，黄岛区仅有部分海域位于胶州湾，因此按照黄岛区处于胶州湾和外海的海岸线比例1∶5计算其在胶州湾的份额，即将黄岛区养殖产量的1/6计入胶州湾养殖量中。

表2 环胶州湾沿岸各城区海水养殖量Table 2 Mariculture of coastal district around Jiaozhou Bay /t

遵循SMART原则，采用时间序列方式，选取2005—2013年间胶州湾海水养殖量最大的2006年的养殖量作为海水养殖子指标的基准值。

以海水养殖量(MAR)为指示因子，指标当前状态为：

(5)

式中：Yc为当前养殖产量；Yr为养殖量基准值；Sk为养殖可持续性收获系数。根据Trujillo[13]计算得到胶州湾的养殖可持续性收获系数为0.87。

3.2 手工捕鱼机会

手工捕鱼机会指标衡量的不是实际获得的食物量(食物量通过食物供给指标衡量)或带来的愉悦感(愉悦感通过旅游与娱乐指标衡量)，而是海洋提供手工捕鱼机会的能力，手工捕鱼的产品通常用于家庭食用或小规模的交易。健康的海洋提供的手工捕鱼机会总量是一定的，在经济发展水平不高的地区，人类需要利用较多的手工捕鱼来获取食物、营养和生计[14]，因此海洋继续提供的手工捕鱼机会就会变少。相反，在经济发展水平较高的地区，食物、营养和生计可以有更多的获取途径，而对手工捕鱼需求相对较少，海洋能够提供的手工捕鱼机会就多。如此来说，经济发展水平可以反映海洋健康状况评价中手工捕鱼机会的多少。全球评价[2]中手工捕鱼机会指标选取人均GDP作为指示因子。胶州湾健康评价中手工捕鱼机会指标选取环胶州湾沿岸各城区人均GDP(pcGDP)作为指示因子。

青岛市各城区的GDP及人口(见表3)由青岛统计年鉴获取，胶州湾的GDP及人口是胶州市、市南区、市北区、李沧区、城阳区及1/6黄岛区的GDP及人口的总和，通过胶州湾的GDP与人口的比值得到环胶州湾沿岸各城区人均GDP。

遵循SMART原则，采用空间对比方式，选取中国各沿海城市人均GDP的最高的大连沿海城区的人均GDP为手工捕鱼机会指标的基准值。

手工捕鱼机会指标(AO)的当前状态为：

XAO=[1-(1-pcGDPc/pcGDPr)]×SAO。

(6)

式中：pcGDPc是人均GDP当前值；pcGDPr是人均GDP基准值；OAO为进行手工捕鱼活动的可能性指数。根据Mora等[15]的方法，设定胶州湾的OAO值为0.7。SAO是手工捕鱼的可持续性系数，目前在胶州湾内的捕鱼方式都是可持续的(例如利用氰化物或炸药等捕鱼方式是不可持续的)，因此SAO值为1。

3.3 旅游与娱乐

旅游与娱乐指标衡量的是海洋生态系统提供旅游与娱乐方面服务的能力。该能力通过享受海洋生态系统的人数体现，而不是旅游与娱乐带来的经济收入(经济收入通过沿岸生计与经济指标衡量)。选取旅游人数为胶州湾健康评价中旅游与娱乐指标的指示因子，同时兼顾人口规模、旅客的停留天数。

青岛是首批中国优秀旅游城市，是著名的海滨旅游胜地，各区、市旅游景点众多，景点层次分明，能够满足不同旅游目的的游客。比如胶州市的的少海风景区(国家4A级)、大沽河等省级生态旅游度假区。城阳区的“红岛蛤蜊节”集旅游度假、园林景致观光、民俗文化展示于一体，并与周边的方特梦幻王国、韩家民俗村、红岛休闲渔村、红岛垂钓园、黄澜赶海园、青云宫六大景区一起形成了独特的"海文化"。虽然某些较大的旅游景点如崂山、石老人等位于胶州湾外，但胶州湾作为青岛市的“名片”，对青岛市的旅游品牌和旅游环境的营造贡献巨大。其次，胶州湾及环湾湿地对气候的良好调节功能、胶州湾的跨海大桥和海底隧道的便利交通条件等亦对青岛旅游业有很好的支撑作用。因此，本文设定胶州湾对青岛市旅游业的贡献占比为75%，即将青岛市旅游人数(见表3；青岛统计年鉴)的75%计入胶州湾旅游人数。环胶州湾沿岸各城区人口数据见表4，而胶州湾的人口规模是胶州市、市南区、市北区、李沧区、城阳区及1/6黄岛区的人口总和。青岛市游客的平均停留天数则根据《青岛市旅游业“十二五”规划》确定为3.6 d。

表3 青岛市旅游人数和TTCITable 3 Tourism and TTCI of Qingdao

表4 环胶州湾沿岸各城区GDP(亿元)及人口(万人)Table 4 GDP (billion Yuan) and population (10 000) of coastal district around Jiaozhou Bay

遵循SMART原则，采用空间对比方式，选取同为沿海旅游城市且旅游综合排名第一的上海市的旅游人数为基准值。

旅游与娱乐指标(TR)的当前状态为：

(7)

式中：Dc是当前胶州湾旅游人数和停留天数的乘积；Dr是基准城市的旅游人数和停留天数的乘积；Vc为当前胶州湾常住人口规模；Vr是基准城市人口规模；S是中国TTCI。

3.4 碳储备

碳储备指标衡量的是海洋生态系统储备碳的能力。全球评价中该指标的指示因子是各国家共有的湿地类型：红树林、海草床、盐沼[2]。根据胶州湾具有的湿地类型[8]，碳储备指标选取盐田、河口湿地、潮间带滩涂湿地作为指示因子。

通过徐宾驿等[16]整理的资料，获得1986、1995和2010年胶州湾各类型滨海湿地面积(见表5)。由于获取的数据与当前评价时间相隔较远，因此参照斐济海洋健康评价[4]时采取的处理方式，依据已获取数据呈现的线性趋势计算得到2013年数据。

遵循SMART原则，采用时间序列方式，盐田、河流河口湿地、潮间带滩涂湿地均选取1986年对应栖息地的面积作为基准值。

碳储备指标(CS)的当前状态为：

(8)

式中：Ac,k为栖息地的当前面积；Ar,k为栖息地的基准面积；AT为所有栖息地的总面积。

表5 胶州湾盐田、河流河口湿地和潮间带滩涂湿地Table 5 Area of salt marsh, river estuary wetland and intertidal mudflat wetland of Jiaozhou Bay /hm2

3.5 沿岸保护

沿岸保护衡量的是海洋及沿岸栖息地为人类居住区域和非居住区域提供保护的能力，可以用栖息地面积来衡量。这里的栖息地是指海洋环境提供的天然栖息地，不包括人造海岸防护区域。全球评价中该指标的指示因子选取专属经济区内的主要类型栖息地：红树林、珊瑚礁、海草床、盐沼、海冰等[2]。胶州湾健康评价中选取胶州湾具有的栖息地：盐田、河流河口湿地、潮间带滩涂湿地。由于不同类型栖息地的沿岸保护能力不同，因此需要对不同类型的栖息地进行权重排名，如Halpern等[2]在全球评价中对栖息地红树林、珊瑚礁、海冰的权重排名为4，盐沼为3，海草床为1。依据全球评价中列举的不同类型栖息地沿岸保护能力的差别，胶州湾栖息地的权重确定为：盐田3，河流河口湿地3，潮间带滩涂湿地1。胶州湾盐田、河流河口湿地、潮间带滩涂湿地的面积如表5所示。

遵循SMART原则，采用时间序列方式，盐田、河流河口湿地、潮间带滩涂湿地均选取1986年对应栖息地的面积作为基准值。

胶州湾健康评价沿岸保护指标(CP)当前状态为：

(9)

式中：Ac,k为栖息地的当前面积；Ar,k为栖息地的基准面积；AT为所有栖息地的总面积；wk为栖息地保护能力权重排名；wmax当前栖息地类型权重最大值。

3.6 沿岸生计与经济

沿岸生计与经济指标衡量的是海洋及沿海栖息地为人类提供生计与经济的能力。它包括生计与经济两个子指标，且子指标间权重相等。

与海洋有关的产业主要有旅游业、商业捕鱼、海洋哺乳动物养殖、观赏鱼养殖、潮汐风能、海水养殖、港口、船舶制造[2]。而这些产业中与胶州湾有关的产业主要包括:旅游业、海水养殖、港口和船舶制造。其中港口主要是青岛港，船舶制造主要是北海船厂。因此，生计子指标的指示因子选取旅游业、海水养殖、青岛港和北海船厂的工作人数和平均工资，而经济子指标则选取四种产业创造的税收。

青岛港税收数据来源于青岛新闻网，北海船厂的税收数据来源于中国税务年鉴，而旅游业、海水养殖的税收及旅游业、海水养殖、青岛港和北海船厂的工作人数和平均工资通过与其相关参数间的比例关系换算得到。旅游业的工作人数与税收通过旅游业与第三产业间的比例关系得到；海水养殖的工作人数、平均工资及税收均通过渔业与农林牧渔业总和间的比例关系得到；青岛港的工作人数通过2014年青岛港工作人数与港口吞吐量间的比例关系得到；北海船厂的工作人数通过北海船厂与山东船舶制造业间比例关系得到；旅游业、青岛港及北海船厂平均工资均通过2014年各产业的平均工资与价格指数(CPI)间比例关系得到。

各参数所用数据及其来源如表6所示。其中，胶州湾旅游业对青岛市旅游业的贡献为75%(详见3.3旅游与娱乐指标)，因此胶州湾旅游业的工作人数及税收为青岛市旅游人数及税收的75%。而胶州湾海水养殖工作人数及税收占青岛市海水养殖工作人数及税收的比值则根据历年胶州湾海水养殖量(见表2)占青岛市海水养殖总量的比值得到。

遵循SMART原则，采用空间对比方式，旅游业、海水养殖、青岛港、北海船厂的工作人数、平均工资、税收的基准值分别选取青岛、大连、天津、宁波、上海、厦门、三亚等国内沿海城市中对应产业的工作人数、平均工资、税收的最高值。

生计子指标(Liv)与经济子指标(Eco)的当前状态分别为：

(10)

(11)

式中：jc,k是工作数目当前值；jr,k是工作数目基准值；gc,k是平均工资当前值;gr,k是平均工资基准值；ec,k是税收当前值；er,k是税收基准值。

3.7 区域意识

区域意识指标衡量的是人类对当地海洋及沿海区域的文化认同程度。标志性物种的生存状况及特殊持久栖息地的保护状况可以反应评价区域人群对当地海洋及沿海区域的文化认同程度，因此该指标包括标志性物种及特殊持久栖息地两个子指标且子指标间等权重。

3.7.1 标志性物种 这里标志性物种是指与捕鱼、捕猎、商业活动等传统活动相关的物种，或与当地种族、宗教活动有关的物种，或是在评价区域有其存在的价值的物种，或是公众认可的具有文学艺术价值的物种。根据世界全球自然基金会的定义：标志性物种是可以引起人类为保护其生存而提高意识、刺激行动和筹备资金的物种。田贵全等[17]根据世界自然保护联盟制定的《IUCN 物种红色名录濒危等级和标准(3.1 版)》中确定的物种濒危等级和标准，将山东省濒危物种分为极危、濒危、易危和近危 4 个等级。结合《中国物种红色名录(第一卷)》，确定山东省濒危物种的种类和濒危等级，建立山东省各县域濒危物种名录。通过翟璐等[18]对胶州湾及邻近海域鱼类群落的统计和张绪良等[19]对胶州湾滨海湿地水禽种类统计与山东省各县城濒危物种名录进行比对，得到胶州湾濒危物种名录如表7所示。标志性物种子指标(Ico)的当前状态为：

表6 胶州湾有关产业的工作人数、平均工资及税收所用数据及其来源Table 6 Data and their resources of Employees, average wage and revenue of jobs related to Jiaozhou Bay

Note：①Domestic tourism income(104RMB)；②Inbound tourism income(108RMB)；③Tertiary industry employment(104person)；④Tertiary industry income(108RMB)；⑤Qingdao tourism average wage(RMB)；⑥Price index；⑦Qingdao catering and hotels tax(104RMB)；⑧Qingdao recreation tax(104RMB)；⑨Total number of workers in agriculture, forestry,animal husbandry and fishery(104person)；⑩Output value of fishery(108RMB)；Output value of agriculture, forestry, animal husbandry and fishery(108RMB)；Tax on agriculture, forestry,animal(108RMB)husbandry and fishery；Number of workers in Qingdao port(person)；Handling capacity of the Qingdao ports(104tons)；Average wages of employees in Qingdao port(RMB)；Tax of Qingdao port(104RMB)；Number of shipbuilding workers in Shandong Province(104person)；Completion of shipbuilding industry in Shandong Province(tons)；Beihai shipyard completion(tons)；Average wage of the Beiai shipyard(RMB)；Tax of Beiai shipyard(104RMB)；Mariculture of Qingdao(104tons)；Data sources

(12)

式中：Si是物种数目；wi为根据物种当前生存状况分配的权重：灭绝为1.0，极危为0.8，濒危为0.6，易危为0.4，近危为0.2，无危为0.0[2]。

表7 胶州湾濒危物种名录Table 7 The list of endangered species in Jiaozhou Bay

对于标志性物种子指标的变化趋势，全球海洋健康评价时的计算方法为：若物种数量下降则趋势为0.5、数量稳定为0、数量下降为-0.5[2]。对胶州湾而言，曾有报道胶州湾近五十年70%的物种消失[20]，因此胶州湾健康评价物种子(见表7)指标的趋势为-0.5。

3.7.2 特殊持久栖息地 特殊持久栖息地指具有美学、精神文化、娱乐、生存等价值的地方。全球评价中持久栖息地选取海洋保护区和自然海岸线作为指示因子。而根据《青岛市海洋环境公报》，胶州湾的海洋保护区仅有包含大沽河口的自然湿地。因此胶州湾海洋健康评价持久特殊栖息地子指标选取潮上带自然湿地及海岸线作为指示因子。

通过马妍妍等[21]获得1988、1997和2005年胶州湾北部潮上带自然湿地面积。而1952、1985和2005年胶州湾海岸线长度则从陈红霞等[22]获得。2013年数据则根据斐济海洋健康评价[4]时的处理方式，通过已获取数据呈现的线性趋势计算得到(见表8)。

遵循SMART原则，采用时间序列方式，大沽河自然湿地选取1988年的面积为基准值。《环胶州湾保护控制线划定与岸线整理规划方案》划定的环胶州湾保护控制线长度为202.6 km，因此遵循SMART原则，采用已知目标方式，海岸线选取202.6 km作为基准值。

特殊持久栖息地(Lsp)的当前状态为：

(13)

式中：Ac,k为栖息地的当前面积；Ar,k为栖息地的基准面积；AT为所有栖息地的总面积。

3.8 清洁水域

从美学和健康角度考虑，清洁水域指标衡量的是海洋提供洁净水域的能力。对清洁水域指标而言，《青岛市海洋环境公报》中对胶州湾各类水域面积占比的评价结果是对水质、沉积物质量、生物质量等方面参数的总体评价，包含了全球评价[2]所用的指示因子——营养物质输入(氮磷)、化学污染输入、病菌、固体垃圾等方面的评价。且《青岛海洋环境公报》通常将一类和二类水域面积占比作为表征青岛市近岸海域海水环境质量良好的参数，这说明一类和二类水域属于清洁水域的范畴。因此胶州湾清洁水域指标可以选择一类和二类水域面积占胶州湾总面积比例为指示因子。

表8 潮上带自然湿地面积及海岸线长度Table 8 Area of the Dagu River natural wetland and the coastlinelength of Jiaozhou Bay

Note：①Natural wetland area of Dagu River；②Coastline length

由《青岛海洋环境公报》获取了2009、2010、2012和2013年胶州湾海域海水环境质量分布图，采用计算机辅助设计(CAD)软件，得到胶州湾一类和二类水域面积占胶州湾总面积比例(见表9)。

表9 胶州湾一类和二类水域面积占胶州湾总面积比例Table 9 Area of first class seawater and second class seawater divide area of Jiaozhou Bay /%

根据青岛市印发的《关于加强胶州湾保护工作的实施意见》，到2020年胶州湾一类和二类水域面积占比要达到70%以上。因此，遵循SMART原则，采用已知目标方式，选取70%为胶州湾清洁水域指标的基准值。

清洁水域指标(CW)的当前状态为：

(14)

式中：Ak为一类、二类水质水域面积占比；Ar为基准值。

3.9 生物多样性

生态系统健康评价中的生物多样性指标主要衡量物种的多样性和生态系统的多样性。它既体现了生物资源的丰富性，又体现了生物与环境间的复杂关系，因此该指标从物种和栖息地两个方面进行评价，且两个子指标权重相等。

3.9.1 物种 关于生物多样性中物种子指标Shannon-wiener多样性指数是对种群数目和种群丰富度的总体评估，也可表征物种的生存状况。因此，胶州湾健康评价的生物多样性中物种子指标选取胶州湾的浮游植物、浮游动物、大型底栖生物的“Shannon-wiener多样性指数”为指示因子。

通过《青岛市海洋环境公报》获取2011—2013年浮游植物、浮游动物、大型底栖生物的“Shannon-wiener多样性指数”数据(见表10)。遵循SMART原则，采用已知目标方式，选取中华人民共和国环境保护标准HI442 (2008)中规定的生态健康指数优良级别(H’≥3)为胶州湾物种子指标的基准值。

表10 胶州湾浮游植物、浮游动物、大型底栖生物“Shannon-Wiener多样性指数”Table 10 Shannon-Wiener index of phytoplankton, zooplankton and macrobenthosin Jiaozhou Bay

物种子指标(Spe)的当前状态为：

(15)

式中：Hk为物种Shannon-Wiener多样性指数；Hr为基准值。

3.9.2 栖息地 全球生物多样性评价中栖息地子指标的指示因子是各国共有的栖息地类型：红树林、珊瑚礁、海草床、盐沼、海冰、潮下带软底[2]。据此，胶州湾健康评价中栖息地子指标的指示因子选取胶州湾具有的栖息地类型：盐田、潮间带滩涂湿地、河流河口湿地、潮下带软底。

盐田、潮间带湿地和河流河口湿地数据见表5，潮下带湿地面积从马妍妍等[23]对胶州湾湿地统计中获得(见表11)，其中2013年数据参考斐济海洋健康评价[4]时的处理方式，用已获取数据呈现的线性趋势计算得到。遵循SMART原则，采用时间序列方式，盐田、潮间带湿地和河流河口湿地选取1986年对应栖息地的面积为基准值，潮下带湿地选取1988年的面积作为基准值。

表11 胶州湾潮下带湿地面积Table 11 Area of subtidal wetland in Jiaozhou Bay /hm2

栖息地子指标(Hab)的当前状态为：

(16)

式中：Ac,k为栖息地的当前面积；Ar,k为栖息地的基准面积。

4 结果与分析

应用胶州湾生态系统健康评价体系，对胶州湾生态系统健康的评价结果如表12所示。从结果中可以看出：

(1)食物供给指标的得分较高。高于Halpern等[2]对中国平均水平的评价结果，也高于Ma等[7]对厦门近海、Zheng等[5]对天津近海的评价结果。这主要是由于胶州湾的海水养殖业发展迅速，同时胶州湾是青岛滩涂贝类的主产区。

(2)手工捕鱼机会得分高。这是由于环胶州湾市区的经济水平较高，对手工捕鱼的需求较低所致。

(3)旅游与娱乐处于中等的水平。但与Ma等对厦门的评价结果具有一定差距，主要是由于近年胶州湾的开发力度较大，对自然环境的破坏程度较大，以及环胶州湾景观链不够成熟所致。

(4)碳储备得分虽然高于Halpern等对中国平均水平的评价结果，但仍处于较低水平。说明胶州湾自然湿地较丰富，但经济开发活动对湿地的减少也需引起足够的重视。

(5)沿岸保护得分极低，甚至低于中国平均水平。这与其自然岸线和海域面积的严重损失密切相关。

(6)沿岸生计与经济得分较高，比Halpern等对中国平均水平的评价结果高出很多。说明青岛市环胶州湾的社会经济发展走在国内前列。

(7)区域意识得分较低。虽然高于Halpern等对中国平均水平的评价结果，但低于Ma等对厦门近海、Zheng and You对天津近海的评价结果。主要是由于标志性物种得分较低。这说明对胶州湾的濒危物种保护力度不够。

(8)洁净水域得分低。首先胶州湾面临的排污压力较大，且养殖业、造船和港口亦对其有着不同程度的影响。

(9)生物多样性得分处于中等偏上水平，但与Halpern等评价的中国平均水平仍有一定差距。这说明虽然胶州湾的生物多样性相对较好，但仍需加大对生态环境的保护力度以使生物多样性进一步提高。

表12胶州湾生态系统健康评价结果
Table 12 Ocean health assessment results of Jiaozhou Bay ecosystem

指标和子指标Goalsandsub-goals当前状态Presentstatus趋势Trend压力Pressure恢复力Resilience未来状态Futurestatus指标Goal食物供给①80.4海水养殖②78.8-0.03250.38720.57528280.4手工捕鱼机会③96.60.08950.45560.549710098.3旅游与娱乐④69.10.12000.80080.699272.370.7碳储备⑤59.8-0.07000.52180.533057.258.5沿岸保护⑥36.4-0.05050.48290.533035.836.1沿岸生计与经济⑦89生计⑧70.60.19650.36880.605785.478经济⑨100.00.00000.40290.5624100100.0区域意识⑩51.6标志性物种34.5-0.50000.51640.587123.729.1特殊持久栖息地74.3-0.01140.58980.687873.974.1清洁水域52.8-0.28350.80080.69924146.9多样性78.3物种78.80.50250.45550.587810089.4栖息地68.2-0.04450.55830.562466.367.2胶州湾67.8

Note：①Food provision；②Mariculture；③Artisanal fishing opportunities；④Tourism andrecreation；⑤Carbon storage；⑥Coastal protection；⑦Coastal livelihoods and economies；⑧Livelihoods；⑨Economies；⑩Sense of place；Iconic species；Lasting special places；Clean waters；Biodiversity；Species；Habitats；Jiaozhou Bay

5 结语

整体来看，胶州湾海洋健康评价的总得分为67.8，指标得分变化范围为36.1～98.3。其中，与生态相关的碳储备指标、区域意识，特别是沿岸保护和清洁水域指标严重拉低了胶州湾整体健康水平。这些指标均与胶州湾水质有很大关系，说明胶州湾污染较为严重，其水环境质量亟待提高。旅游与娱乐、食物供给、生物多样性指标显示正面响影，而反映经济发展水平的手工捕鱼机会、沿岸生计指标对胶州湾健康的贡献很大。从指标的总体发展趋势来看，大部分指标的未来状态得分高于当前状态得分，说明胶州湾健康水平正在进一步稳定提高。

胶州湾的生态系统健康状况高于Halpern等[2]在全球评价中对中国的评价结果。健康评价中产生主要负面影响和主要正面影响的评价指标与全球评价[2]中对中国的评价结果基本是一致的。说明胶州湾地区与全国同样面临着如何综合考量、统筹兼顾经济发展与环境保护，以确保社会经济平稳快速发展的同时又不破坏生态环境，实现经济发展与生态环境双赢。

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责任编辑 庞 旻

研究简报

StudyonJiaozhouBayHealthConditionAssessmentUsingtheOceanHealthIndexFramework

SUI Chun-Chen1, SONG Ying-Fei1, LUO Xian-Xiang1,2, ZHANG Long-Jun1,2

(1. College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100,China; 2. Key Laboratory of Marine Environmental Science and Ecology, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100,China)

A new framework, ocean health index (OHI), who takes sustainability into consideration was created in order to assess the health of coupled human-ocean system. Results of the health of Jiaozhou Bay assessment by OHI showed that the overall score of OHI was 67.8, ranging from 36.1 to 98.3 across different goals. Goals related to ecological factors including carbon storage and sense of place, especially coastal protection and clean water had negative impact to the overall score. On the contrary, Tourism and recreation, food provide, biodiversity had positive impact. Goals related to economic factors including artisanal opportunity, livelihoods and economies contribute greatly to the overall score. Results showed the fast economic development of Jiaozhou Bay and the lacking of attention and investment to environmental protection. We should keep the economic developing steadily and strengthen the management and protection of ecological environment around Jiaozhou Bay in the future.

health assessment; ocean health index(OHI); Jiaozhou Bay

X171.1

A

1672-5174(2018)01-085-12

10.16441/j.cnki.hdxb.20170033

隋春晨,宋影飞,罗先香，等.海洋健康指数法对青岛胶州湾健康状况评价的研究[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2018, 48(1): 85-96.

SUI Chun-Chen, SONG Ying-Fei, LUO Xian-Xiang, et al. Study on Jiaozhou Bay health condition assessment using the ocean health index framework[J].Periodical of Ocean University of China, 2018, 48(1): 85-96.

国家自然科学基金委员会—山东省人民政府联合资助海洋科学研究中心项目(U1606404)；国家自然科学基金项目(41376123)资助

Supported by National Science Foundation of China (NSFC)-Shandong Joint Fund for Marine Science Research Centers (U1406403)；National Science Foundation of China (NSFC) (41376123)

2017-01-18；

2017-03-16

隋春晨(1991-)，男，硕士。 E-mail: suichunchen@163.com

❋❋ 通讯作者：E-mail: longjunz@ouc.edu.cn