[论文解读] Faustmann Rotation and population dynamics in the presence of a risk of destructive events

Patrice Loisel|RePEc: Research Papers in Economics|Feb 13, 2013

Ecosystem dynamics and resilience被引用 6

一句话总结

本文通过整合种群动态，将Faustmann轮伐模型扩展至分析在破坏性事件（如火灾、风暴）风险下最优间伐与轮伐期。结果表明，风险促使更早的间伐和更长的最优轮伐期，这是由于自我保险效应所致，且在不同树密度与损害严重程度的情境下结果均具稳健性。

ABSTRACT

The impact of the presence of risk of destructive event on the silvicultural practice of a forest stand is investigated. For that, we consider a model of population dynamics. This model has allowed us to make the comparison without and with risk, and highlight the influence of the presence of risk of destructive event on optimal thinning and optimal rotation period.

研究动机与目标

• 探讨破坏性事件的风险如何影响最优抚育措施，特别是间伐与轮伐年龄。
• 基于种群动态模型，比较确定性与破坏风险下最优管理策略的差异。
• 评估风险对土地价值的影响，以及间伐时机、轮伐长度与损害严重性之间的权衡。
• 通过整合动态树木生长、间伐及基于损害程度的可变采伐成本，扩展Faustmann模型。
• 证明风险会通过更早间伐引发内生适应，起到自我保险作用。

提出的方法

• 采用基于状态变量（树密度 n 与断面积 s）的平均树木种群动态模型，其生长与死亡过程由常微分方程（ODEs）描述。
• 将间伐建模为控制变量 h(t)，其可降低树密度，并影响收入与未来生长。
• 应用Faustmann准则，通过无限周期内净收益的贴现流计算土地价值 W₀。
• 通过泊松过程（强度为 λ）引入风险，破坏可能在任意时刻发生，导致部分或全部损失，并产生可回收价值 α。
• 通过在风险与非风险情景下最大化土地价值，推导最优轮伐与间伐策略。
• 针对桉树林分进行数值模拟，考虑不同初始密度（650、1650 株/公顷）、损害水平（α = 0.6、1.0）及固定轮伐期（T = 84 个月）的组合。

实验结果

研究问题

• RQ1 破坏性事件风险的存在如何改变森林管理中的最优轮伐期？
• RQ2 风险对Faustmann框架下间伐时机与强度有何影响？
• RQ3 可回收主伐价值与损害严重性如何影响最优抚育策略？
• RQ4 风险在多大程度上促使更早间伐，作为应对未来破坏的自我保险手段？
• RQ5 密度依赖性生长的引入如何影响风险下最优管理策略？

主要发现

• 即使损害为部分性（α = 0.6），风险的存在仍促使更早启动间伐，作为应对未来破坏的自我保险。
• 在风险下，最优轮伐期比在确定性条件下更长，尤其在优化间伐时，这是由于在时间 T 时树密度降低所致。
• 对于固定轮伐期 84 个月，风险下最优间伐更早，且在风险存在时土地价值对轮伐长度的敏感性更低。
• 风险下的最优轮伐期对 T 的变化比在确定性条件下更不敏感，表现为最优值附近土地价值曲线更平缓。
• Faustmann模型中的有效利率因预期破坏事件数量（λ）而实质提高，与 Hyytiainen 和 Tahvonen（2003）的结论一致。
• 初始树密度（650 与 1650 株/公顷）不改变最优策略的定性特征，但较高密度会推迟风险下预防性间伐的启动时间。