Optimal harvesting of uneven-aged single- and mixed-species forest stands in Fennoscandia

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212118
Title: Optimal harvesting of uneven-aged single- and mixed-species forest stands in Fennoscandia
Author: Rämö, Janne
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2013
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212118
http://hdl.handle.net/10138/41678
Thesis level: master's thesis
Discipline: Skogsekonomi och marknadsföring (skoglig miljö- och naturresursekonomi)
Forest Economics and Marketing (Forest Resource and Environmental Economics)
Metsäekonomia ja markkinointi (metsien luonnonvara- ja ympäristötaloustiede)
Abstract: This study analyzes the optimal harvesting of single species uneven-aged Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.), Scots pine (Pinus sylvestris L.), and birch (Betula pendula Roth. and B. pubescens Ehrh.) stands, in addition to mixed species stands with all three species. The analysis is based on an economic description of uneven-aged forestry using a size-structured transition matrix model and a single-tree model. The optimization problem is solved in its general dynamic form using gradient-based interior point methods. Similar analysis on uneven-aged birch, Scots pine and mixed species stands in Nordic conditions has not been published. Increasing the harvesting interval decreases the average annual volume yield. Assuming natural regeneration, this suggests that volume yield is maximized by uneven-aged rather than even-aged management. The present value of stumpage revenues is maximized after saw timber and pulpwood prices, interest rate, and a 15-year harvesting interval are included. The economically optimal solution with a 3% interest rate produces an annual yield of 1.9, 5.5 and 2.9 cubic meters (m3) for Scots pine, Norway spruce, and birch respectively in single species stands at site with average productivity. At less productive sites, the mixed species stand is heavily dominated by Norway spruce regardless of interest rate. At more productive sites on the other hand, increasing interest rate increases species diversity. Both the optimal volume yield and net present value maximization solutions converge to unique species- and site-type-specific steady-states with constant harvests. The transition matrix model typically used in optimization studies is computationally less demanding than the single-tree model, but the differences in optimal solutions are more remarkable than earlier studies show. Additionally, it appears that the investmentefficient optimization model may result in steady-state solutions that significantly differ from the correct solutions.Tämä tutkimus analysoi eri-ikäisrakenteisten kuusikoiden (Picea abies (L.) Karst.), männiköiden (Pinus sylvestris L.) ja koivikoiden (Betula pendula Roth. ja B. Pubescens Ehrh.), sekä kaikki kolme puulajia sisältävän sekametsän optimaalista käsittelyä. Analyysi perustuu eri-ikäisrakenteisten metsien taloudelliseen kuvaukseen käyttäen transitiomatriisimallia sekä single tree -mallia. Optimointiongelma ratkaistaan yleisessä dynaamisessa muodossa hyödyntäen sisäpistemenetelmiä. Vastaavaa analyysia eriikäisrakenteisista koivikoista, männiköistä ja sekametsistä pohjoismaisissa olosuhteissa ei ole julkaistu. Hakkuuvälin pidennys pienentää keskimääräistä vuotuista saantoa, mikä viittaisi, että kuutiotuotos on korkeampi eri-ikäisrakenteisessa kuin tasaikäisrakenteisessa metsänhoidossa, mikäli uusiutumisen oletetaan tapahtuvan luontaisesti. Kantorahatulojen nettonykyarvoa maksimoidaan, kun huomioon otetaan tukki- ja kuitupuun hinnat, korkokanta sekä 15 vuoden hakkuuväli. Taloudellisesti optimaalinen ratkaisu 3 % korolla tuottaa hehtaarilla vuodessa 1.9 m3 männiköissä, 5.5 m3 kuusikoissa ja 2.9 m3 koivikoissa keskimääräisellä kasvupaikalla. Sekametsissä heikommilla kasvupaikoilla metsä on lähes puhdas kuusikko kaikilla korkokannoilla, kun taas paremmilla kasvupaikoilla koron nostaminen lisää monimuotoisuutta. Sekä kuutiontuotoksen että kantorahatulojen nettonykyarvon maksimointi tuottaa uniikit puulaji- ja kasvupaikkakohtaiset tasapainotilat tasaisilla hakkuilla. Optimoinnissa tyypillisesti käytetty transitiomatriisimalli on laskennallisesti kevyempi kuin single tree -malli, mutta erot optimiratkaisuissa ovat huomattavampia kuin aikaisemmissa tutkimuksissa. Lisäksi investment efficient -optimointimalli vaikuttaisi päätyvän tasapainotiloihin, jotka poikkeavat merkittävästi oikeista ratkaisuista.
Subject: dynamic optimization
mixed-species stand
optimal harvesting
single-species stand
single-tree model
size-structured model
transition matrix model
uneven-aged forestry
dynaaminen optimointi
sekametsä
optimaaliset hakkuut
yhden puulajin metsä
kokoluokkarakenteinen malli
eri-ikäisrakenteinen metsänhoito
ikäluokkarakenteinen malli


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Ramo_ProGradu.pdf 382.2Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record