A computer-based optimization model for multiple use forest management planning: a case study from Turkey

Abstract

Multiple-use forest management planning focuses on developing alternative management strategies to achieve a desired flow of products and benefits from the forest ecosystem over time. A forest management planning model is indispensable to generate planning alternatives and determine an optimal management schedule. This research has developed an optimization model for multiple use forest management planning. A number of applications and analyses are performed by using the model. The main objective of these applications is to assess the effects of different minimum cutting ages and some forest management policy constraints on timber production, carbon sequestration, oxygen production, soil erosion and water production in a forest management unit in Turkey. Based on a reference case, results showed that increasing the minimum cutting ages by 10 and 20 years decreased the net present value (NPV) of timber by 19.25% and 42.16%, respectively. With a reduction of 20 years, however, total timber production, carbon sequestration and oxygen production increased by 37.74%, 12.1% and 12.1%, respectively. On the other hand, the amounts of soil erosion and water production decreased by 3.18% and 1.2%, respectively. Results showed that volume control policies decreased the amounts of the NPV of timber production (between 24.19% and 45.3%), carbon sequestration and oxygen production (between 9.01% and 20.25%). It was also estimated that a model including a regulated timber volume constraint resulted in an increase in the amounts of water production and soil erosion (between 1.71% and 5.09%) compared to an unconstrained model.

O planejamento do manejo florestal de uso múltiplo se concentra no desenvolvimento de estratégias alternativas de manejo para atingir um fluxo desejado de produtos e benefícios do ecossistema florestal. A utilização de um modelo de planejamento de gestão florestal é imprescindível para gerar alternativas de planejamento e determinar um cronograma de gestão otimizada visando justificar o uso sustentável das florestas. O presente trabalho desenvolveu um modelo de otimização para planejamento de manejo florestal de uso múltiplo. Várias aplicações e análises foram realizadas usando o modelo em questão. O principal objetivo desses aplicativos é avaliar os efeitos de diferentes idades mínimas de corte e algumas políticas de restrição em relação à produção de madeira, seqüestro de carbono, produção de oxigênio, erosão do solo e produção de água em uma unidade no manejo florestal na Turquia. Com base no caso de referência, os resultados mostraram que o aumento da idade mínima de corte de 10 e 20 anos diminuiu o valor presente líquido (VPL) de madeira de 19.25% e 42.16%, respectivamente. No entanto, com uma redução de 20 anos, a produção total de madeira, seqüestro de carbono e produção de oxigênio no final do horizonte de planejamento aumentou 37.74, 12.1 e 12.1%, respectivamente. Por outro lado, com uma redução de 20 anos na idade mínima de corte, os valores de erosão do solo e produção de água diminuiu em 3.18% e 1.2%, respectivamente. Os resultados também mostraram que as políticas de controle de volume diminuiram os valores do VAL da produção de madeira (entre 24.19 e 45.3%), seqüestro de carbono e produção de oxigênio (entre 9.01 e 20.25%). Foi também estimado que um modelo com uma restrição de volume de madeira regulamentada resultou em um aumento nos valores de produção de água e erosão do solo (entre 1.71 e 5.09%), em comparação com um modelo irrestrito.