Optimal forest rotation with carbon storage and non-timber amenity values

Metsillä on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hillinnässä. Metsät toimivat hiilinieluina sekä tuottavat myös muita ei-puuntuotannollisia hyötyjä markkinapuun tuotannon ohella. Ei-puuntuotannollisten hyötyjen ottaminen huomioon metsän arvon laskennassa vaikuttaa optimaalisen metsähoitojärjestelmän valintaan. Faustmannin kaavaa ja sen laajennuksia on tutkittu laajasti metsäekonomistien keskuudessa. Faustmannin kaavan merkittävimpiä laajennuksia ovat Hartmanin laajennus, eli ei-puuntuotannollisten hyötyjen mukaan ottaminen sekä hiilensidonnan sisällyttäminen. Sekä Hartmanin mallia että Faustmannin mallia hiilensidonnalla on tutkittu aikaisemmin analyyttisellä tasolla vain erikseen. Tässä tutkielmassa tarkastellaan alkuperäistä Faustmannin mallia, Faustmannin mallia hiilensidonnalla, Hartmanin mallia sekä Hartmanin mallia hiilensidonnalla. Tämä tutkielma esittää täysin uudenlaiset optimiehdot yksiselitteisille ja äärellisille kiertoajoille. Lisäksi esitetään empiirisesti arvioitujen ekologisten kasvumallien perusteella numeeriset esimerkit kaikista tässä tutkimuksessa mukana olevista taloudellisista malleista. Tulokset osoittavat, että klassisen Faustmannin mallin laajentaminen kattamaan hiilinielun ja (tai) ei-puuntuotannolliset hyödyt, pidentää optimaalista kiertoa ja lisää paljaan maan arvoa. Heikommat kasvuolosuhteet pidentävät optimaalista kiertoaikaa jokaisessa mallissa. Lisäksi tuloksista nähdään, että koron nostaminen voi pidentää tai lyhentää metsän optimaalista kiertoaikaa hiilen hinnasta riippuen.Forests have a significant role in preventing climate change. Forests work as a carbon sink and produce also other non-timber amenity values alongside commercial timber. Taking these non-timber amenity values into account while calculating the value of forest will have an effect on choosing an optimal forest management regimes. The Faustmann formula and its extensions are widely explored among forest economists. Most notable extensions of the Faustmann formula include the Hartman extension of non-timber amenity values and the inclusion of carbon storage. Both the Hartman model and the Faustmann model with carbon storage, have previously only been analytically studied separately. In this study, the original Faustmann model, Faustmann model with carbon storage, Hartman model and Hartman model with carbon storage is covered. The entirely novel optimal conditions for the unique and finite rotations for these models are presented. In addition, based on empirically estimated ecological growth models, the numerical examples for all of the economic models included in this study is presented. According to the results, extending the classical Faustmann model to cover carbon storage or (and) non-timber amenity values, lengthens the optimal rotation and increases the bare lad value. Additionally, weaker growing conditions always increase the optimal rotation. Moreover, increasing the interest rate may increase or decrease the rotation, depending on the carbon price