On the economics of continuous cover and rotation forestry

This dissertation studies the stand-level economics of continuous cover and rotation forestry. The main method of this dissertation is economic-ecological optimization, where statistical-empirical size-structured ecological models are coupled with economic optimization models including fully flexible optimization between continuous cover and rotation forestry. The dissertation consists of a summary section and three original research articles. The first article compares the favourability of continuous cover forestry between pure Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and Scots pine (Pinus sylvestris L.) stands and studies the effects of ecological models on economically optimal solutions. The second article studies the economics of mixed-species stands with up to four tree species. The third article studies the economics of arctic forestry in the homeland region of the Sámi people using a model that simultaneously includes timber production, carbon storage, and negative externalities of forestry on reindeer husbandry. According to the results, the differences in continuous cover forestry favourability between tree species are largely dependent on both species-specific differences in natural regeneration and natural regeneration differences between ecological models. Under realistic economic parameters, our model specification yields the result that continuous cover forestry is optimal for Norway spruce in both single- and mixed-species stands. In contrast, Scots pine favours rotation forestry in both single- and mixed-species stands. Physical overyielding of a species mixture does not reveal the economic preferability of that species mixture. In addition, we demonstrate that economically optimal continuous cover forestry avoids “high grading”, i.e. selective harvesting that leads to a completely different and economically inferior outcome. Including the negative externalities of forestry on reindeer husbandry into the economic model favours continuous cover forestry in arctic Scots pine stands. A carbon price between €14–€20/tCO2 is enough to imply that saving old-growth forests as carbon storages and reindeer pastures becomes optimal.Tässä väitöskirjassa tutkitaan jaksollisen ja jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellista kannattavuutta kuviotasolla. Päämenetelmänä on taloudellis-ekologinen optimointi, jossa tilastollis-empiirinen kokoluokkarakenteinen ekologinen malli yhdistetään taloudelliseen optimointimalliin, joka sisältää optimoinnin jaksollisen ja jatkuvapeitteisen metsänhoidon välillä. Väitöskirja koostuu yhteenveto-osasta ja kolmesta tutkimusartikkelista. Ensimmäisessä tutkimusartikkelissa vertaillaan jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellista kannattavuutta kuusen (Picea abies (L.) Karst.) ja männyn (Pinus sylvestris L.) välillä sekä ekologisten kasvumallien vaikutusta optimituloksiin. Toisessa tutkimusartikkelissa tutkitaan sekametsiä sisällyttäen malliin samanaikaisesti jopa neljä puulajia. Kolmannessa tutkimusartikkelissa tutkitaan arktisen metsänhoidon taloutta saamelaisten kotiseutualueella soveltaen optimointimallia, joka sisältää samanaikaisesti niin puuntuotannon, hiilensidonnan kuin metsätalouden negatiiviset ulkoisvaikutukset poronhoidolle. Tulosten mukaan puulajien väliset erot jatkuvapeitteisen metsänhoidon taloudellisessa kannattavuudessa riippuvat suurelta osin puulajikohtaisista eroista luontaisessa uudistumisessa sekä ekologisten mallien välisistä eroista luontaisen uudistumisen kuvauksessa. Jatkuvapeitteinen metsänhoito on sovelletuilla malleilla ja realistisilla talousparametreilla taloudellisesti optimaalista kuuselle niin yhden puulajin kuin sekametsien tapauksissa. Mänty taas suosii jaksollista metsänhoitoa sekä yhden puulajin että sekametsien tapauksissa. Puulajisekoituksen tuotos kuutiometreissä ei paljasta kyseisen puulajisekoituksen taloudellista kannattavuutta. Väitöskirjassa osoitetaan taloudellisesti optimaalisen jatkuvapeitteisen metsänhoidon välttävän niin sanottua ”harsintaa”, joka johtaa täysin erilaiseen ja taloudellisesti heikompaan lopputulokseen. Metsätalouden poronhoidolle aiheuttamien negatiivisten ulkoisvaikutusten huomiointi suosii jatkuvapeitteistä metsänhoitoa arktisissa mäntymetsissä. Jo 14–20 €/tCO2 hiilen hinnasta seuraa, että vanhojen metsien käyttö hiilivarastoina ja porolaitumina tulee taloudellisesti optimaaliseksi