Towards best management of drained peatland forests : Impacts of different silvicultural regimes on productivity and financial returns of Scots pine stands

This thesis examines the impacts of silvicultural activities on productivity and financial returns of Scots pine (Pinus sylvestris L.) stands on drained peatlands in Finland. The effects of ditch network maintenance operations (DNM) and thinnings, with different timings and intensities, were studied. Based on stand development simulations, the best regimes for different types of stands according to site type, climatic area, and stand silvicultural status were defined from the viewpoint of both wood production and financial profitability. Certain aspects affecting the management outcomes, such as the timing of the first thinning, were examined using data from thinning experiments. Long-term predictions of the impacts of different management regimes were carried out by simulating the development of well-representative model-stands which were composed from appropriate inventory data sets. The MOTTI stand simulator used to perform the simulations enables the predictions by utilizing specific models for drained peatland stands. In addition to natural stand dynamics, these models describe the effects of silvicultural treatments on the development of a given stand. The mean annual increment of merchantable wood (MAImerch) was used as the measure of wood productivity, and the financial feasibility of the regimes was compared using net present value (NPV) analysis. Silvicultural treatments, when applied to appropriately match stand condition, increased both the productivity and financial returns of stand management. Applying DNM resulted in a small increase in MAImerch. When thinning was introduced along with DNM, their combined effect on wood productivity was considerable. According to current operational practices, DNM is generally combined with thinning. In some cases, e.g., in sites of low productivity, the need for DNM may become apparent prior to the thinning stage. As for profitability, thinnings proved to be crucial. The regimes with heavy and late thinnings were generally more profitable than those with normal thinnings. Further, early thinning (relative to stand volume) lacked appeal when seeking a financially profitable removal from the first thinning. In young stands with an initially poor silvicultural condition, however, applying even a low-yielding first thinning considerably increased the NPV when compared to a regime with no thinning at all. Generally, the regimes resulting in the best profitability included heavier thinnings and fewer DNM and thinning treatments than did the regimes resulting in the best yield results. This study demonstrates considerable potential for profitable wood production-oriented management in pine stands on drained peatlands despite their challenging circumstances and long rotations. The results can be used for defining new and more site-specific silvicultural guidelines for various types of drained, pine-dominated peatland stands within the entire range of boreal conditions.Tutkimuksessa tarkasteltiin ojitettujen mäntyvaltaisten suometsien metsänkasvatuksen tuloksen muodostumista. Simulointilaskelmien avulla selvitettiin kunnostusojitusten sekä ajoitukseltaan ja voimakkuudeltaan erilaisten harvennusten vaikutuksia puuston kehitykseen, kasvatusajan kokonaistuotokseen sekä metsänkasvatuksen taloudelliseen tulokseen. Kasvupaikan, ilmastoalueen ja puuston metsänhoidollisen tilan suhteen erilaisille metsille määritettiin kasvatusketjut, jotka tuottivat parhaat tulokset joko puuntuotoksen tai metsänkasvatuksen taloudellisen kannattavuuden näkökulmasta. Metsänkasvatuksen tulokseen vaikuttavia osatekijöitä, kuten ensiharvennuksen ajoitusta, tarkasteltiin harvennuskokeiden avulla. Päätehakkuuseen saakka ulottuvissa tarkasteluissa tutkittiin alueittain ja kasvupaikoittain edustavia inventointiaineistoihin perustuvia puustoja. Puustojen kehitysennusteet tuotettiin MOTTI-simulaattorilla, joka mahdollisti pitkän aikavälin metsikkökohtaisen tarkastelun ojitusaluemetsien kasvumallien avulla. Mallit kuvaavat puuston luontaisen dynamiikan lisäksi myös toimenpiteiden vaikutuksia puuston määrän ja rakenteen kehitykseen. Kasvatusketjujen tuotoksia vertailtiin keskimääräisen vuotuisen käyttöpuun kasvun avulla ja toimenpiteiden taloudellista kannattavuutta nettotulojen nykyarvon avulla. Metsänhoidon keinoin ja valitsemalla kullekin kohteelle sopivimmat toimenpiteet voitiin oleellisesti parantaa metsänkasvatuksen tulosta. Kunnostusojitukset tuottivat pienehkön lisäyksen keskimääräiseen vuotuiseen kasvuun. Kun kasvatusaikana tehtiin kunnostusojituksen lisäksi harvennus, oli tulos selkeästi parempi kuin kasvatusketjussa, johon ei sisältynyt kumpaakaan toimenpidettä. Pääsääntöisesti kunnostusojitus toteutetaan harvennusten yhteydessä, mutta pohjoisilla tai karuilla kasvupaikoilla se olisi joskus tarpeen jo ennen harvennusta. Taloustuloksessa harvennustulojen merkitys oli keskeinen. Harvennusten voimistaminen ja kohtuullinen viivästäminen lisäsivät yleensä kasvatusketjun kannattavuutta. Riittävän ensiharvennuskertymän saavuttamiseksi oli tärkeää välttää liian aikaisia hakkuita. Kuitenkin metsänhoidolliselta tilaltaan heikon nuoren metsän ensiharvennus, joka sinällään saattoi jäädä heikkotuottoiseksi, oli usein hyödyllinen koko kasvatusketjun taloustuloksen kannalta. Parhaita taloustuloksia tuottaviin kasvatusketjuihin sisältyi yleensä voimakkaampia harvennuksia ja vähemmän harvennus- ja kunnostusojituskertoja kuin tuotoksen näkökulmasta parhaisiin kasvatusketjuihin. Tulosten mukaan ojitettujen soiden mäntyvaltaisissa metsissä on tuotospotentiaalia, joka mahdollistaa metsätalouden kannattavan harjoittamisen haasteellisista olosuhteista ja verraten pitkistä kasvatusajoista huolimatta. Hoidon puute heikentää kuitenkin metsien potentiaalin hyödyntämistä. Tutkimuksen tuloksista voidaan johtaa entistä tarkempia toimenpidesuosituksia kasvupaikan ja maantieteellisen sijainnin suhteen erilaisille ojitusalueiden metsille

Vähäpuustoisten ojitusaluemetsiköiden harvennuspuunkorjuun ja jäävän puuston kasvatuksen kannattavuus kolmessa esimerkkileimikossa

TutkimusartikkeliTutkimuksessa simuloitiin harvennushakkuu, optimoitiin lähikuljetus sekä ennustettiin jäävän puuston kehitys kolmessa, puustorakenteeltaan erilaisessa esimerkkileimikossa erilaisilla metsänkasvatusvaihtoehdoilla. Esimerkkileimikot kuvasivat monille kunnostusojituskohteille tyypillisiä vähäpuustoisia tai puustorakenteeltaan ryhmittäisiä suon osa-alueita. Puunkorjuun kannattavuutta selvitettiin leimikoille simuloitujen korjuuvaihtoehtojen avulla. Simuloimalla jäävän puuston myöhempi kehitys arvioitiin ensiharvennusvaiheen toimenpiteiden vaikutuksia metsänkasvatuksen kannattavuuteen pitkällä aikavälillä. Tulokset osoittivat, että puuston harventaminen kunnostus ojituksen yhteydessä ei aina ole edullisin ratkaisu. Harvennuksen myöhentäminen kunnostusojitus ajankohdasta 15–25 vuodella lisäsi oleellisesti harvennuksen ainespuukertymää ja paransi pitkän aikavälin tuotos- ja taloustulosta. Mikäli harvennus kuitenkin tehtiin kunnostusojituksen yhteydessä, voimakas kertaharvennus oli sekä puunkorjuun että pitkän aikavälin tuoton kannalta paras ratkaisu. Harvennuskertymien suureneminen alensi korjuukustannuksia vajaalla 10 prosentilla korjuukelpoisen vähimmäiskertymän tuottavaan harvennusvaihtoehtoon verrattuna. Liian voimakkaissa harvennuksissa, jäävän puuston määrän laskiessa alle asetuksessa säädetyn minimivaatimuksen, kasvutappiot lisääntyivät selvästi ja myös pitkän aikavälin taloustulos heikentyi. Metsänkasvatusvaihtoehtojen väliset erot tuotos- ja taloustuloksissa olivat pienimmillään karuimman kasvupaikan esimerkkileimikossa

From useless thickets to valuable resource? – Financial performance of downy birch management on drained peatlands

201

First commercial thinnings in peatland pine stands : Effect of timing on fellings and removals

The aim of this study was to examine the fellings and removals and their dimension distributions in first commercial thinnings in Scots pine (Pinus sylvestris L.) stands growing on drained peatlands, when the cuttings are carried out at different stages of thinning maturity. The reference for standard thinning maturity was defined as in the present guidelines for silviculture on upland sites in non-industrial, privately owned pine forests in Finland. Experimental and/or simulated thinnings were applied in altogether fifteen stands representing a wide range in site productivity, climate, and time elapsed since first ditching, and premature (7 cases), mature (11), and over-mature (15) stages for thinning. The average stemwood volumes of fellings were 51, 69, and 92 m3ha-1 and those of harvest removals 36, 59, and 84 m3ha-1 for premature, mature, and over-mature cases, respectively. The removals from stands mature and over-mature for thinning were large enough to enable a commercially profitable harvesting operation in most cases, unlike those from the premature stands where the fellings were barely harvestable and consisted of clearly smaller stems. Considering the obvious trends of increasing supply and simultaneously decreasing price competitiveness of pine pulpwood, our results do not support early thinning unless absolutely necessary from the silvicultural point-of-view. Retarding the thinning until the stage when thinning maturity criteria are actually met, i.e. till stand dominant height of ca. 15 m or even further, would result in markedly better harvesting profitability and hence enhance the implementation of thinnings as a part of the best management practices of peatland stands

Impacts of different thinning regimes on the yield of uneven-structured Scots pine stands on drained peatland

Drained peatlands in northern Europe comprise more than 10 million ha of forestland and thus constitute a considerable production potential in forestry. Much of this area consists of stands dominated by Scots pine and close to maturity regarding commercial thinning. The trees within these stands typically vary in terms of age, size, and growth rate. The impacts of silvicultural cuttings on these uneven-structured stands are inadequately known. We simulated the impacts of a control regime with no thinnings, and three different thinning regimes, involving different thinning intensities, on the development of fifteen pine-dominated stands in Finland. The simulations started from the first thinnings and were continued until regeneration maturity. The predicted total yields ranged from 244 to 595 m3ha-1, depending on site and thinning regime. The highest total yields were observed for the control regime in which 18-38% of the yield was, however, predicted to self-thin by the end of the simulation. Thus, the differences in the yields of merchantable wood were fairly small among the compared regimes. However, the regimes involving thinnings generally needed less time than the control regime to reach regeneration maturity. The mean annual increment of total stem volume was at its highest in the control regime. The highest mean annual increment of merchantable wood was obtained in the regime involving two moderate thinnings, but excluding the most low-productive sites where thinnings did not increase the yield of merchantable wood

Heikkotuottoiset ojitetut suometsät - missä ja paljonko niitä on?

201

Synthesis report on utilization of peatland forests for biomass production

201

Regional socio-economic impacts of intensive forest management, a CGE approach

The demand for and supply of forest biomass have both been increasing in recent years, which will set new requirements for forest management. Thus, new studies on regionally suitable forest management regimes to fulfill the needs of potential new investments and the impacts on wood supply potential on regional socioeconomic welfare are called for. The aim of this study was to examine the impacts of intensive forest management due to increased demand for wood biomass, from the regional economy point of view. In particular, the impact of intensive forest management on 1) regional gross domestic product (GDP), 2) private consumption, and 3) employment were assessed. The study was carried out by using computable general equilibrium (CGE) modelling combined with the requisite statistics and simulation of regional forest potential in the future. The results showed that total regional forest biomass supply with more intensive forest management could be increased annually on average by 26% (1.7Mm(3)) by 2030 compared to the business as usual (BAU) scenario. In this study, regional demand was increased by a hypothetical saw mill (0.5Mm(3)) and biorefinery (0.7Mm(3)). Total regional socio-economic benefits could be 2.8% ((sic)150 M) for GDP, 1.5% ((sic) 49 M) for private consumption and 1.6% (780 person-years) for employment, larger by 2030 than in the BAU scenario including multiplier effects. The study demonstrated how much regional socio-economic welfare would increase if regional wood demand with new investments combined with more intensive forest management and wood supply had more attention paid to it.Peer reviewe

Quantification and valuation of ecosystem services to optimize sustainable re-use for low-productive drained peatlands

LIFEPeatLandUse (LIFE12 ENV/FI/000150) 2013 – 2018, LAYMAN’S REPORT201