On the economics of Norway spruce stands and carbon storage

Abstract

We combine a process-based growth model for even-aged Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) with economics and optimization. Carbon storage is subsidized based on stand growth and product decay. We include detailed optimized thinnings and timber quality features and present cost functions for stand-level CO 2 storage. In contrast to earlier studies, our results suggest that changing thinning strategies and postponing thinnings are at least as important as lengthening the rotation period when considering economically efficient carbon storage. The role of thinning is most important in less fertile sites. Contrary to the generic Faustmann model, a higher interest rate increases rotation length on our fertile site. Including carbon release from decaying timber products as reductions from carbon subsidies only has minor effects on optimal solutions. The fertile site stores more discounted carbon. However, with a 1% interest rate, the less fertile site is cost-efficient up to 13 CO 2 t·ha −1 , and with a 3% interest rate, it is cost-efficient up to 14 CO 2 t·ha −1 . After these points, carbon storage on the fertile site becomes cheaper. The economic costs of carbon storage suggest that it is optimal to apply carbon storage in Norway spruce forests to meet greenhouse gas reduction commitments.Résumé : Nous combinons économique et optimisation à un modèle de croissance à base écophysiologique pour l'épicéa commun (Picea abies (L.) Karst.) en peuplement équienne. Le stockage du carbone est subventionné sur la base de la croissance des peuplements et la décomposition des produits du bois. Nous incluons des caractéristiques détaillées de qualité du bois et des éclaircies optimisées et nous présentons des fonctions de coût pour le stockage du CO 2 à l'échelle du peuplement. Contrairement aux études précédentes, nos résultats indiquent qu'il est au moins aussi important de modifier les stratégies d'éclaircie et de retarder les éclaircies que d'allonger la période de rotation lorsqu'on tient compte de l'efficacité du stockage du carbone du point de vue économique. Le rôle de l'éclaircie est très important dans les stations moins fertiles. Contrairement au modèle générique de Faustmann, un taux d'intérêt plus élevé allonge la période de rotation dans notre station fertile. L'inclusion du carbone libéré par la décomposition des produits du bois, qui contribue à réduire les subventions pour le carbone, n'a que des effets mineurs sur les solutions optimales. La station fertile emmagasine plus de carbone actualisé. Cependant, la station moins fertile est rentable jusqu'à 13 t·ha −1 de CO 2 avec un taux d'intérêt de 1 % et jusqu'à 14 t·ha −1 de CO 2 avec un taux d'intérêt de 3 %. Au-delà , il devient moins coûteux d'emmagasiner le carbone dans la station fertile. Le coût économique du stockage du carbone indique que l'utilisation des forêts d'épicéa commun à cette fin, dans le but d'honorer les engagements concernant la réduction des gaz à effet de serre, est une solution optimale. [Traduit par la Rédaction]

On the economics of boreal Scots pine management under climate change

“…Results in Study II imply that carbon pricing increases the carbon storage in living biomass, timber products, and dead trees, and that the optimal carbon storage in Scots pine stands is mainly obtained by lengthening the rotation. Niinimäki et al (2013) use a process-based model for Norway spruce (Picea abies (L.) H.…”

“…The studies by Huang and Kronrad (2006) for loblolly pine and Niinimäki et al (2013) for Norway spruce are rare examples. The latter study uses a framework, which is the preliminary version of the framework used in Study II.…”

“…Furthermore, it also uses a process-based growth model, thus enabling reliable predictions of stand growth even in stand structures not found in the original sample plots. However, the study by Niinimäki et al (2013) neglects the carbon storage in branches, foliage, and dead trees and is, thus, unable to provide results on the significance of these carbon pools to the optimal results. In addition, they do not include the possibility for energy wood removals.…”

Cost of turning forest residue bioenergy to carbon neutral

“…Previous studies provide more general insights to welfare aspects related to forest bioenergy and the effects of carbon pricing on optimal stand management (e.g. Bjørnstad and Skonhoft, 2002;Niinimäki et al, 2013;Pihlainen et al, 2014). According to Bjørnstad and Skonhoft (2002) inclusion of the social value of carbon sequestration increases rotation lengths but requires subsidies for the forest owner.…”

“…Examples of strategies to increase forest carbon stocks include, extending rotation lengths (Cooper, 1983;Kaipainen et al, 2004;Liski et al, 2001), changes in initial stand density and thinning strategies (e.g. Niinimäki et al, 2013;Pihlainen et al, 2014) and forest fertilization (Boyland, 2006). Extending forest rotation period allows trees to grow larger and forests to accumulate more litter and soil organic matter, whereas forest fertilization increases tree growth and litter input to the soil from living biomass and forest thinnings.…”