木制品市场和森林政策对土地利用变化的影响（英）

木材产品市场和森林政策对土地利用变化的影响 DavidN.Wear 工作文件24-07 五月2024 关于作者 DavidN.Wear是非居民高级研究员，也是未来资源（RFF）土地使用，林业和农业计划的主任。在到达RFF之前，他在美国森林服务研究与开发部门工作了30多年，最近担任高级研究科学家和国家和区域资源评估的负责人。 他的作品获得了美国农业部长，美国森林局局长和美国森林人协会的国家奖项。Wear的研究重点是将自然资源系统的经济选择和生物物理要素与项目资源条件联系起来，并阐明政策选择。他撰写了大量有关森林经济学，广泛的森林碳动态，木材供应，风险对森林投资的影响以及土地利用的文章。他领导或参与了跨学科倡议，以了解土地利用和森林管理对各种生态系统服务的影响，包括生物多样性和水。作为联邦科学家，他领导或参与了多项国家和地区自然资源评估，包括南方森林资源评估，南方森林期货项目和国家气候评估。 Acknowledgments 这项研究是由美国森林服务木材创新赠款（20DG11094200214）赞助的，题为“森林产品市场对森林保护和恢复的重要性”，具有未来资源。我受益于MattWibbenmeyer和JimBoyd的评论。 关于RFF 未来资源(RFF)是华盛顿特区一家独立的非营利性研究机构。其使命是通过公正的经济研究和政策参与来改善环境、能源和自然资源决策。 工作文件是作者为提供信息和讨论而分发的研究材料。它们不一定经过正式的同行评审。这里表达的观点是个别作者的观点，可能不同于其他RFF专家、官员或董事的观点。 关于项目 我声明，我没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这似乎影响了本文报告的工作。 分享我们的工作 我们的工作可根据Attribtio-非商业-NoDerivatives4.0Iteratioal（CCBY-NC-ND4.0）许可证进行共享和改编。您可以以任何媒介或格式复制和重新分发我们的材料；您必须给予适当的信用，提供许可证的链接，并指出是否进行了更改，并且您可能不会应用其他限制。您可以以任何合理的方式这样做，但不得以任何方式暗示许可方认可您或您的使用。您不得将该材料用于商业目的。如果在材质上重新混合、变换或构建，则可能不会分发修改后的材质。有关更多信息，请访问。https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/. Abstract 木材产品市场影响林地使用的回报，针对这些市场的政策可能会影响土地利用的结果，对木材稀缺以及从流域保护到碳固存的保护结果具有重要意义。在本文中，我对1982年至2012年间美国南部的木材产品需求，木材价格和土地利用转换之间的相互作用进行了建模，并表明森林和农业的财务回报的数量和波动性影响了造林和毁林决策。然后，我使用适用于2007 -12年的反事实情景模拟了需求扩张和森林政策对造林，森林砍伐和林地面积净变化的影响 。一种情况是使用大衰退作为自然实验来估计经济增长的影响。其他情景研究了以下政策方法：（1）鼓励在建筑中使用更多木材，（2）补贴植树，以及（3）改变农业回报。经济增长（衰退反事实）情景几乎不会导致森林面积的净变化-木材价格上涨导致的造林增加被城市土地使用需求增加的森林砍伐所抵消。相比之下，增加木材需求而不增加对城市土地需求的政策(例如Procedre，在建筑环境中使用更多的木材）在鼓励植树造林和扩大林地使用方面的效果是植树补贴的两倍。 与造林决策（农业到森林的转换）相比，农业回报对森林砍伐决策（森林到农业的转换 ）的影响更大，并且对森林面积的影响很小。结果强调了任何增加森林使用回报的政策，例如通过碳抵消市场，如何增加该地区和其他地区的森林面积。 Contents 1. 2. 2.1. 2.2. 3. 4. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 6. 7. 亮点 美国南部木制品市场和土地利用变化的关联模型强调了木制品价格对土地利用变化组成部分的影响。 反事实模拟表明，大衰退导致2007年至2012年期间造林减少了77.28万公顷，森林砍伐减少了约0.647万公顷。 政策模拟表明，在扩大总体森林面积方面，不断增长的木材需求比减少植树成本更有效。 扩大建筑木材含量的政策——即增加木材需求而不扩大发展中的土地需求——在增加林地使用方面特别有效。 1.Introduction 自20世纪中叶以来，美国木材生产与森林条件之间的关系发生了巨大变化。随着1990年代初联邦土地收割的大幅削减，西部地区的旧收割迅速转移到第二次增长和东南部。农地造林扩大了私有土地上积极森林管理的面积，导致人工林产量增加，该地区的碳汇强劲扩张(WearadColsto2015)。在此期间，美国的木材收成在本世纪初左右达到峰值水平，而森林面积和森林库存也在增长（Oswalt等人。2019年），这表明土地利用和森林管理决策对木材价格具有响应性，并且增加森林收益的政策将进一步增加私人土地上的森林面积。这项研究的目的是根据历史变化模型，估算经济增长和政策对私有林地的潜在影响，以应对稀缺性信号。 私人土地所有者对未来价格的预期和反应是减轻未来木材短缺的关键，也是加强从流域保护到碳固存等多种生态系统服务提供的机制。现代土地保护政策主要通过市场手段发挥作用，例如租金支付，通过美国农业部的保护储备计划（Hellerstei2017）诱导农业用地退役，或者碳支付，通过自愿或合规补偿市场诱导植树造林和其他管理（vaKoote和Johsto2016） 。可转让的发展计划依赖于经济上合理的土地使用选择交易，以提供环境效益（McCoell和Walls2009）。生物能源与碳捕获和储存的净碳收益取决于诱导的土地利用变化的模式（Daigealt等人。2012；赵等人。2024).因此，了解土地利用变化的机制和潜在幅度为有效设计保护和气候变化政策提供了基础信息。 在本文中，我使用历史变化的经验模型和大衰退的见解来研究木材产品市场，采伐和土地利用变化之间的相互作用，以及各种森林政策的影响。我对土地所有者的决策进行建模，以将森林转化为其他用途或在美国南部建立新的森林，该地区是美国森林投资最活跃的地区，全球木材产品的产量和消费量最大（Wearetal。2016)。我将土地使用选择模型与简化形式的国家木材市场模型联系起来，以估计市场因素如何影响土地使用选择，然后模拟替代方案的结果。我首先将大衰退视为2007年至2012年间破坏木制品市场的“自然实验”，并提供了有关经济增长如何影响市场和土地利用的见解。这种衰退始于2007年12月，次级抵押贷款工具的崩溃，并导致建筑和实木产品部门出现了前所未有的崩溃，与。 对木材价格的实质性影响。房屋开工率跌至第二次世界大战以来的最低水平，尽管经济衰退持续了六个季度，但房屋开工率直到2016年才攀升至衰退前的低点（Prestemon等人，2018年）。 我模拟了在没有经济衰退的情况下，行业和土地利用变化在2007年至2012年之间的演变，这是一个反事实的实验。这提供了对经济衰退影响的估计，更重要的是，了解了经济增长和住房需求如何影响木材价格上涨和砍伐森林以支持住房发展所刺激的植树造林。然后，我使用相同的方法对三种会改变木材回报的政策方案的影响进行建模。 （1）增加新建筑的木材含量的方案，例如与专注于在高大的商业和住宅结构中使用大量木材的举措有关，（2）应用植树补贴的方案-一种更熟悉的供应方政策工具旨在鼓励植树造林，以及（3）减少作物收益的方案。最后，我比较了这些政策的效果以及对一系列生态系统服务目标的影响。 2.Methods 2.1.土地利用选择 我的分析建立了一个土地利用选择模型，该模型将森林产品价格与决定森林使用变化的选择联系起来。这些措施包括过渡到森林用途（造林）和森林用途（毁林）。由于土地利用变化的逆转成本很高，并且基于不确定的未来收益，因此期权价值可能在选择演算中起着重要作用。因此，我使用实物期权框架对土地利用变化进行建模。Schatzi（2003）的佐治亚州造林模型提供了一种将实物期权考虑因素纳入计量经济学模型的方法，该模型使用土地利用份额公式扩展到所有相关的土地利用选择。这种实物期权方法扩展了以前的静态土地利用选择模型(Lbowsi等人。2008；Hardie等人。2000；Kim等人。2018)以适应土地利用结果观察到的变异性和滞后性的方式解释动态。简而言之，在决策中考虑实物期权可以通过推迟这些选择以利用其他信息来降低短期跨期变化。其他研究使用实物期权模拟方法来探索土地利用向新型土地利用的转换（Sog等人。2011年，柳枝枝；Wear等人。 2015年转基因桉树），并探索森林投资对生物物理和气候风险的反应（Mei等人，2019 年）。 我假设土地利用选择反映了替代用途之间预期收益比较的结果。收益估计是基于每次使用的预期成本和收入、转换成本和反映未来转换机会的期权价值的贴现流。不同用途的成本 、收益和选择的结构不同，受土地质量的影响。 农业用途产生年度回报，森林产生周期性的，有时是不规则的回报，城市用途选择基本上是不可逆的转移。(回归农村用途的期权价值被认为是微不足道的。) Iformulateabinarylandusecomparisonasfollows.IassumeaUtility-maximizingrisk-neutrallandownerwhoallocateslandtotheusewiththehighestnetpresentvalueofreturns,netofconversioncostsandoptionvalue,basedonSchatzki(2003)𝜇𝑖�和方差𝜎𝑖𝑖-由回报的历史运动所通知的参数。对于给定的土地质量𝑞，当前土地利用之间的选择i和替代土地利用j基于值比较： �=max�𝑞�+,𝑅𝑞,𝑖𝑖�−+𝑂��,(1) ￿,￿￿�−𝜇𝑖�￿￿￿￿�−𝜇𝑖�￿￿￿￿￿￿￿￿ where𝑅�是当期土地使用的年均净收益，�是贴现率，𝜇𝑖�是漂移参数，并且𝐶𝐶𝑖𝑖𝑖�是从土地使用转换的成本i土地利用j。对于森林，Risanannualrentequivallybasedonthepresentnetvalueofaninfiniteandpossiblyirrularstreamofcostsandreturns.Optionvaluesaredefinedfortheoptionofconvertingfromthecurrentlandusei其他土地利用j(𝑂𝑉𝑖𝑖𝑖𝑖)，随着土地用途转换而放弃，以及转换回土地用途的期权价值i�𝑂𝑉，这是通过土地用途转换获得的。期权价值意味着选择是昂贵的 ，并且对两种用途的未来收益的不确定性敏感；也就是说，OV是收益波动率的函数(𝜎𝑖𝑖𝑎𝑛𝑑𝑖𝑖)和收益之间的相关性(𝜌𝑖𝑖𝑖𝑖;有关详细信息，请参阅Schatzki2003）。等式（1）中的回报项的分母定义了更高的值 当回报呈上升趋势时。(请注意￿￿￿必须从上方以r以避免爆炸性的回报增长。） Theincorporationofoptionvaluetermsdefinedthelandusechoiceasafunctionofexpectedreturns,returnvolverter,correlationofreturnsofreturns,andconversioncosts.Asaresult,landusescanarise,sobothlandiandj土地使用甚至可以改变而不改变租金，因为所有的收益信息都告知收益的预期方差和使用之间的收益相关性（即，稳定的收益意味着随着时间的推移未来收益的不确定性减少）。 我的研究问题集中在土地利用动态如何影响一个县的森林总面积，包括森林保留，造林和森林砍伐。使用国家资源