Metsien hoito jatkuvapeitteisenä: taloudellien optimointi ja kannattavuus Vesa-Pekka Parkatti, Helsingin yliopisto, Metsätieteiden osasto Taloudellis-ekologinen optimointi -tutkimusryhmä Aino Assmuth, Antti-Juhani Pekkarinen, Vesa-Pekka Parkatti ja prof. Olli Tahvonen
Dynaaminen puustotason optimointimalli Tahvonen 29, 211, 215, 216, Tahvonen ym. 21, Tahvonen ja Rämö 216, Assmuth et al 217, Sinha ym. 217, Assmuth ja Tahvonen 217, Rämö 217, Parkatti 217 monitieteellinen lähestymistapa jossa yhdistyvät ekologia ja taloustiede Mallin ominaisuuksia: tilastollis-empiirinen kokoluokkarakenteinen kuvaus metsikködynamiikasta (Bollandsås 28, Pukkala 211, 213) optimointi jatkuvapeitteisen ja päätehakkuisiin perustuvien ratkaisujen välillä yksityiskohtainen kuvaus korjuukustannuksista hakkuuajankohtien optimointi ilman rajoituksia mallia helppo laajenta (sekametsä, hiilensidonta, monimuotoisuuspreferenssit)
Optimointimalli yhdelle tai usealle puulajille: Uudistamiskustannukset nettotulot harvennuksista nettotulot päätehakkuusta it t max T 1 tt f t 1 1 h,,i,...,l,t t, subject to f T w R h C h C b R h C h C b 1 1 t th t t T cl T T b x x x x j 1,t 1 j t 1 j1 t j1 t xj1t h j1t, j 1,...,l, t t,...,t, T 1 x x x x j,s 1,t 1 js t x jst 1 j,s1 t j,s1 t x j,s 1,t h j,s 1,t, j 1,...,l, s 1,...,n 1, t t,...,t, x given, j 1,...,l, s 1,...,n. jst (1) (2) (3) (4) h h, j 1,...,l, s 1,...,n, t t,...,t, jst t jst 1 t: Z, 1, t t, t 1,... (5)
Puita per hehtaari Puiden määrä per kokoluokka ennen harvennusta *Tahvonen ja Rämö 216 Jatkuvapeitteinen metsänhoito kuusikossa Kasvumallina Bollandsås ym. 28 Tilavuus, m 3 ha -1 Stand volume m 3 per ha Stand volume m 3 per ha 35 3 25 2 15 1 5 35 3 25 2 15 1 16 12 8 4 5 1 15 2 25 5 (a) r = a.1 (b) r = b.2 2 35 Aika, vuosia 16 12 8 4 5 1 15 2 25 Number of trees per ha Number of trees per ha Stand volume m 3 per ha Stand volume m 3 per ha 3 25 2 15 1 5 2 16 12 8 4 5 1 15 2 25 Stand age after clearcut Stand age after clearcut (c) r c=.3 (d) r = d.4 2 35 3 25 2 15 1 5 2 16 12 8 4 5 1 15 2 25 Number of trees per ha Number of trees per ha Huomioita: optimaalinen harvennusväli vaihtelee aluksi steady statessa hakkuuväli 1-25 vuotta koron kasvattaminen laskee tilavuutta optimaaliset harvennukset yläharvennuksia Runkolukujakauman kehitys, r =.2 Stand age after clearcut Puiden lukumäärä per hehtaari Tilavuus, m 3 ha -1 Number of trees per ha Stand volume m 3 per ha Stand age after clearcut 1 periodi 2 periodi 3 periodi 4 periodi 4 periodilla poistettavat puut Kokoluokka, mm
Puiden lukumäärä per kokoluokka ennen harvennusta Jatkuvapeitteinen metsänhoito kuusikossa Kasvumallina Pukkala ym. 213 (a) Pohjapinta-ala (b) Runkolukujakauma Pohjapinta-ala, m m 2 2 ha ha -1-1 3 2 1 5 1 15 2 25 Aika, vuosia Aika, vuosia Puiden lukumäärä per kokoluokka ennen harvennusta 6 5 4 3 2 1 2 1 1 2 3 4 5 Kokoluokka, cm Kokoluokka, cm r =.1 r =.3 *reagointi talousparametreihin riippumatonta käyttävästä kasvumallista Jätettävät puut, r =.3 Poistettavat puut, r =.3 Jätettävät puut, r =.1 Poistettavat puut, r =.1
*Tahvonen ym. 218 Sekametsän optimointi, esimerkki kasvumallina Bollandsås ym. 28 3 (a) Alhainen korko ja uudistamiskustannus (b) Keskinkertainen/korkea korko ja uudistamiskustannus + monimuotoisuuspreferenssejä (Simpson indeksi) 3 Tilavuus per puulaji, m 3 ha -1 Stand volume per species m 3 ha -1 25 2 15 1 5 Tilavuus per puulaji, m 3 ha -1 Stand volume per species m 3 ha -1 25 2 15 1 5 1 2 3 4 Aika, Time vuosia years Kuusi Spruce Koivu Birch Mänty Pine Muut Other lehtipuut broadleaves Kokonaistilavuus Total stand volume 5 1 15 2 25 3 Aika, Time years vuosia Huomoita: Spruce maksimoitaessa Birch kuutioiden tuotosta optimiratkaisu Pine saavutetaan päätehakkaamalla Other broadleaves Total volme monimuotoisuuspreferenssien huomioon ottaminen suosii jatkuvapeitteistä metsänhoitoa
*Assmuth ym. 217 Hiilensidonnan huomiointi, esimerkki Kasvumallina Bollandsås ym. 28 (a) (b) maksimoidaan yhteenlaskettuja diskontattuja nettohyötyjä puuntuotannosta ja hiilensidonnasta huomioidaan hiili elävässä ja kuolleessa puussa, sekä puutuotteissa hiilen hinnan kasvattaminen lykkää harvennuksia kohdistaa harvennukset suurimpiin puihin sekä kasvattaa tukkipuun osuutta puuntuotoksesta pidentää kiertoaikaa, ja suosii jatkuvapeitteistä metsänhoitoa Sitoutunut CO 2, tco 2 ha -1 Sitoutunut CO 2, tco 2 ha -1 P c = tco -1 2 P c = 1 tco -1 2 (c) (d) P c = 2 tco -1 2 P c = 3 tco -1 2 Aika, vuotta Aika, vuotta Elävissä puissa Kuolleissa puissa Puutuotteissa
Yhteenveto optimaaliset harvennukset yläharvennuksia riippumatta siitä päätehakataanko vai ei jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellista kannattavuutta suosii korkea korko 1 korkeat keinollisen uudistamisen kustannukset 1 heikko kasvupaikka 1 varjoa sietävä ja hyvin luontaisesti uudistuva puulaji (kuusi) 2 hiilensidonnan arvottaminen 3 Monimuotoisuuspreferenssien huomiointi 4 Lisäksi: mallin kehitystä jatketaan (mm. hiilensidonta ja sekametsä) *1: Tahvonen ja Rämö 216, 2: Parkatti 217, 3: Assmuth ym. 217, 4: Tahvonen ym. 218
Kiitos. vesa-pekka.parkatti@helsinki.fi
Lähteet Assmuth, A., Rämö, J., and Tahvonen, O. 217. Economics of size-structured forestry with carbon storage. Canadian Journal of Forest Research 48(1): 11 22. Assmuth, A., Tahvonen, O. 218. Optimal carbon storage in even- and uneven-aged forestry. Forest Policy and Economics 87: 93 1. Bollandsås, O.M., Buongiorno, J., and Gobakken, T. 28. Predicting the growth of stands of trees of mixed species and size: A matrix model for Norway. Sacandinavian Journal of Forest Research 23(2): 167 178. Parkatti, V. 217. Economics of boreal conifer species in continuous cover and clearcut forestry. Pro gradu -tutkielma. Helsingin yliopisto. Pukkala, T., Lähde, E., and Laiho, O. 211. Using optimization for fitting individual-tree growth models for uneven-aged stands. European Journal of Forest Research 13(5). 829 839. Pukkala, T., Lähde, E., and Laiho, O. 213. Species interactions in the dynamics of even- and uneven-aged boreal forestry. Journal of sustainable forestry 32(4): 371 43. Rämö, J. 217. On the economics of continuous cover forestry. Väitöskirja. Helsingin yliopisto. Sinha, A., Rämö, J., Malo, P., Kallio, M., and Tahvonen, O. 217. Optimal management of naturally regenerating uneven-aged forests. European Journal of Operational Research 256(3): 886 9. Tahvonen, O. 29. Optimal choice between even- and uneven-aged forestry. Natural Resource Modeling 22(2): 125 133. Tahvonen, O., Pukkala, T., Laiho, O., Lähde, E., and Niinimäki, S. 21. Optimal management of uneven-aged Norway spruce stands. Forest Ecology and Management 26(1): 16 115. Tahvonen, O. 211. Optimal structure and development of uneven-aged Norway spruce forests. Canadian Journal of Forest Research 41(12): 2389 242. Tahvonen, O. 215. Economics of naturally regenerating, heterogeneous forests. Journal of the Association of Environmental and Resource Economics 2(2): 39 337. Tahvonen, O. 216. Economics of rotation and thinning revisited: the optimality of clearcuts versus continuous cover forestry. Forest Policy and Economics 62: 88 94. Tahvonen, O., and Rämö, J. 216. Optimality of continuous cover vs. clearcut regimes in managing forest resources. Canadian Journal of Forest Research 46 (7), 891 91. Tahvonen, O., Rämö, J., and Mönkkönen, M. 218. Economics of mixed species forestry with ecosystem services. Manuscript. vesa-pekka.parkatti@helsinki.fi