Tasaikäis- ja eri-ikäisrakenteisen metsänhoidon välisestä tasapainosta Luonnonvarakeskus (Luke) Metsätieteen päivä Helsinki 17.11.2015
Motivointia Eri-ikäisrakenteista metsänhoitoa kohtaan on kasvavaa kiinnostusta Metsikkötason mallinnusta on tehty paljon viime vuosina Markkinatason vaikutukset ovat silti pitkälti tuntemattomia Tarve yksinkertaiselle mallille, jolla voidaan kuvata metsämaan allokaatiota eri metsänhoitotavoille
Malli Malli kuvaa puumarkkinoiden kilpailullista tasapainoa Maankäyttö ja hakkuut optimoidaan Valinta tasaikäis- ja eri-ikäisrakenteisen metsänhoidon väliltä endogeeninen Laajentaa Salo & Tahvonen (2002) tasaikäisrakenteisen metsän mallinnustapaa Pienin malli joka kuvaa ilmiön tärkeimmät piirteet Kaksi tasaikäistä ikäluokkaa ja eri-ikäisrakenteisen metsänhoidon maankäyttöluokka
Metsiköiden mahdolliset tilat Young Old In transition Continuous 1 Nuori tasaikäinen metsä 2 Vanha tasaikäinen metsä 3 Siirtymäluokka (nuori tasaikäinen eri-ikäisrakenteinen metsä) 4 Eri-ikäisrakenteinen metsä
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Nuoren tasaikäisen metsikön hehtaarin arvo: Päätehakkuu v 1 = max{π 1 (p) + βv + 1, ˆπ 1(p) + βv + 2, π 1(p) + βv + 3 }
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Nuoren tasaikäisen metsikön hehtaarin arvo: v 1 = max{π 1 (p) + βv + 1, ˆπ 1(p) + βv + 2, π 1(p) + βv + 3 } Tasaikäisharvennus
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Nuoren tasaikäisen metsikön hehtaarin arvo: v 1 = max{π 1 (p) + βv + 1, ˆπ 1(p) + βv + 2, π 1(p) + βv + 3 } Siirtymäharvennus
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Vanhan tasaikäisen metsikön hehtaarin arvo: Päätehakkuu v 2 = max{π 2 (p) + βv + 1, βv + 2 }
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Vanhan tasaikäisen metsikön hehtaarin arvo: Ei hakkuita v 2 = max{π 2 (p) + βv + 1, βv + 2 }
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Siirtymäluokan hehtaarin arvo: Ei optimointia v 3 = π 3 (p) + βv + 4
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Eri-ikäisrakenteisen metsikön hehtaarin arvo: Päätehakkuu v 4 = max{π 4 (p) + βv + 1, π 4(p) + βv + 4 }
Metsikkötason ongelma Young Old In transition Continuous Metsänomistajat maksimoivat metsikön tulojen nettonykyarvoa (NPV) Eri-ikäisrakenteisen metsikön hehtaarin arvo: v 4 = max{π 4 (p) + βv + 1, π 4(p) + βv + 4 } Eri-ikäisrakenteisen metsänhoidon hakkuu
Epäsymmetria Siirtymästä eri-ikäisrakenteiseen metsänhoitoon on taloudellisia kustannuksia, jos siirtymäluokan harvennus tuottaa vähemmän kuin eri-ikäisrakenteisen metsänhoidon hakkuusykli, eli π 3 (p) < π 4 (p) Siirtymän epäsymmetria Eri-ikäisrakenteisesta metsänhoidosta voidaan siirtyä nopeasti tasaikäsirakenteeseen päätehakkuun avulla Tasa-ikäisrakenteesta siirtyminen eri-ikäisrakenteiseen metsänhoitoon vaatii siirtymäkauden, josta voi olla taloudellisia kustannuksia
Asetelma Suunnittelijan ongelmassa Optimoidaan maankäyttöpäätöksiä hakkuupäätöksiä Hakkuupäätökset osuuksia: θ t = [θ 1t θ 2t θ 3t θ 4t ] Maa-ala metsäluokissa: x t = [t t t t ] θ 2 θ Young (1- θ 1 -θ 3 ) 1 θ 3 Old (1- θ 2 ) In transition Continuous (1- θ 4) θ 4
Metsämaan aikakehitys Alojen liikeyhtälöt,t+1 = θ 1t t + θ 2t t + θ 4t t,t+1 = (1 θ 1t θ 3t )t + (1 θ 2t )t,t+1 = θ 3t t,t+1 = t + (1 θ 4t )t θ 2 θ Young (1- θ 1 -θ 3 ) 1 θ 3 Old (1- θ 2 ) In transition Continuous (1- θ 4) θ 4
Suunnittelijan optimointiongelma Suunnittelija maksimoi metsäsektorin ylijäämän nettonykyarvoa: h(θ t,x t) max β t P D (h)dh c(θ t, x t ) {θ t} t=0 t=0 missä β (0, 1) on diskonttotekijä. 0 Rajoitteet: em. liikeyhtälöt, θ it [0, 1] ja θ 1t + θ 3t 1 Puun (käänteis)kysyntä on hakkuiden suhteen vähenevä eli hakkuiden lisäys alentaa puun hintaa (P D < 0) Kuvaa kilpailullisen tasapainon tilannetta
Parametreista Tarkastellulla hinta-alueella: Pitkä rotaatio kannattavampi kuin lyhyt Siirtymästä on kustannuksia, eli π 3 < π 4 Eri-ikäisrakenteisen metsikön päätehakkuusta saa enemmän tuloja kuin poimintahakkuista, eli π 4 < π 4 Rotaatiosykli tuottaa vuosittain enemmän puuta kuutioina kuin eri-ikäisrakenteinen Seuraavat tulokset riippuvat oleellisesti käytetyistä parametriarvoista
Koron vaikutus, kun lähtötilanteena paljas maa 1 50 0.9 48 0.8 46 0.7 44 0.6 42 0.5 40 0.4 38 0.3 36 0.2 34 0.1 32 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 30 Kaikki maa aluksi nuorena tasaikäisenä: x 0 = [1, 0, 0, 0] Eri-ikäisrakenteiseen metsänhoitoon on kannattavaa siirtyä tietyillä koron arvoilla Tasaikäismetsänhoitoa havaitaan tasapainotilanteessa kaikilla koroillla Metsänhoitotavat voivat esiintyä tasapainossa yhtä aikaa
Koron vaikutus, kun alkutilanteena normaalimetsä 1 50 0.9 48 0.8 46 0.7 44 0.6 42 0.5 40 0.4 38 0.3 36 0.2 34 0.1 32 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 30 Maan alkujako: x 0 = [1/2, 1/2, 0, 0] Tarkastelluilla parametriarvoilla siirtymä eri-ikäiskasvatukseen ei ole kannattavaa millään korkotasolla Tulkinta: Siirtymä normaalimetsätilanteessa eri-ikäisrakenteeseen on suhteellisen kallista. Yksityiskohdat riippuvat mallin parametreista
Koron vaikutus, kun alkutilanteena eri-ikäisrakenne 1 50 0.9 48 0.8 46 0.7 44 0.6 42 0.5 40 0.4 38 0.3 36 0.2 34 0.1 32 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 30 Kaikki maa alussa eri-ikäisrakenteisena: x 0 = [0, 0, 0, 1] Jos π 4 < (ˆπ 1 + π 2 )/2 niin pienillä koroilla r [0, r] tila = 1 ei ole vakaa (tasaikäisrakenteinen metsänhoito kannattavaa) Jos π 4 < π 4 niin suurilla koron arvoilla r [r, ) tila = 1 ei ole vakaa (metsänomistaja on myooppinen)
Koron vaikutus, kun alkutilanteena sekametsätalous 1 50 0.9 48 0.8 46 0.7 44 0.6 42 0.5 40 0.4 38 0.3 36 0.2 34 0.1 32 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 30 Maan alkujako: x 0 = [1/3, 1/3, 0, 1/3] Tasajakauma on stabiili niillä koroilla, joilla myös eri-ikäisrakenteinen lähtötilanne oli stabiili Kustannukseton siirtymä tasaikäisrakenteeseen mahdollistaa tasapainon rikkoutumisen (toisin kuin normaalimetsän lähtötilanteessa)
Alhainen kysynnän hintajousto lisää eri-ikäisrakenteisen metsänhoidon kannattavuutta (x 0 = [1, 0, 0, 0]) 1 50 0.9 48 0.8 46 0.7 44 0.6 42 0.5 40 0.4 38 0.3 36 0.2 34 0.1 32 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 30 1 50 0.9 48 0.8 46 0.7 44 0.6 42 0.5 40 0.4 38 0.3 36 0.2 34 0.1 32 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 30
Yhteenveto Esitetty malli mahdollistaa endogeenisen valinnan tasa- ja eri-ikäisrakenteisen metsänhoidon välillä, kun markkinavaikutukset huomioidaan Tasapainossa metsänhoitotavat voivat esiintyä samanaikaisesti, vaikka identtiset metsänomistajat maksimoivat voittojen nettonykyarvoa Metsänhoitomuotojen tasapaino-osuudet riippuvat: - Korkokannasta - Metsän jakautumisesta metsänhoitomuotojen välillä alkutilanteessa - Puun kysynnän hintajouston suuruudesta