This paper firstly extends the single period optimal harvest decision model for the forest to infinite periods, so as to indicate that how to decide the optimal rotation length which can maximize the forest‘s revenue in all directions when repeat planting and harvesting trees on the same plot of earth till infinite future. The study also analyses the influence of discounting rate, timber price, harvesting cost, planting cost, and tax to the decision of optimal rotation length. As well as when we introduce the factors of continuously rising timber price and the ecological revenue of the forest, how the optimal rotation length will change. Secondly, the authors introduce the intergenerational equity principle into above model, giving a research on a resource exploiting manner which satisfies both the dynamic efficiency principle and the intergenerational equity principle. Last but not least, the research applies the above model to the analysis of Chinese forestry economic policy, and explains the economic theory of institutions such as government purchasing ecological forest, tree compensation and forestry subsidization, which provides necessary theoretical foundation for future application of these new institutions. From the authors‘ point of view, the government may consider to encouraging private capital investing in the ecological forest construction by purchasing their forest in a reasonable price, or, compensating or subsidizing the operators certain amount of money, so as to improve their engagement in operating the ecological forest and thus increase the supply of forest ecological product, creating necessary condition for the balanced development of economy, ecological environment and society.
全 文 :第 8? 卷 第 ? 期
4 A 2 5 年 ? 月
林 业 科 学
7;QRS6QL 7Q!ILR 7QSQ;LR
I.(T8?"S.T?
7-H3"4 A 2 5
D."! 2A322=A=UV32AA2F=8>>34A25A?4:
收稿日期! 4A24 WA? WA9# 修回日期! 4A25 WA2 W2>’
基金项目! 西北农林科技大学博士科研启动基金项目4A22A8A9A82?西北农林科技大学经济管理学院\杨凌 =242AA%
关键词! \最优采伐周期# 代际公平# 生态林收购# 林木补偿# 林业补助
中图分类号! Z5A=T4\\\文献标识码! L\\\文章编号! 2AA2 W=8>>"4A25#A? WA2=> WA>
]%’(4&)S&*?/0’9/,(0("#2"7/)1"*’./6"*/0’!
@!/B@#&):0(06*&4/B"*Z’" -.(#/0/6"*/0’*: P,"#"4(,>")(,:
["%&Cj"&\h%&Cj"#V#%&
?,/)))<>,)1)*+,-2C#1#’!*!1"" D)6"/Y!-"&2341+5!6-+"7\Z#1’+1′=242AA姚顺波" 4AA9# 姚顺
波等"4AA9E#戴广翠等" 4AA?# 王志清等" 4AA:%"他
们论述了政府收购生态林&林木补偿与林业补助制
度实施的必要性和基本原理"笔者亦十分赞同他们
的主张"只是认为仍然有必要借助结构模型对他们
的观点进行分析和论证"理清其脉络并提供必要的
数理逻辑支撑"使其观点更鲜明和有说服力"同时也
能为实施标准的具体测算提供理论依据’ 本文应用
的数学分析方法是基于 6"-)-&E-*C4AA52?>=%中的模型设计"将原著中的单期最优采伐决
策模型扩展到无限期"并加入对木材价格上涨&环境
效益和代际公平的考虑"建立起一个有效分配森林
资源的分析框架’ 然后以此为工具论证以上新制度
实施的合理性和基本原则"就我国的生态林业建设
问题提出了一些新的思路"努力做到理论与实践相
结合’
EF动态效率原则下的最优采伐决策模型
\\不同于绝大多数农作物的成熟期都在 2 年以
内"树木的成熟期非常长"因而经营管理森林具有其
独特性! 不但要决定给土地上种植多少树木"还要
决定何时采伐和重植树木# 并且由于采伐会降低森
林生态和景观方面的价值"所以需要建立适当的平
衡使各方面价值总和最大’ 笔者首先把目光集中于
成林中 2 株树的价值"研究它如何随采伐和重植计
划的变动而变化"即从动态效率原则出发"推算出采
伐林木的最优时间"以保证从林木获得最大净收益’
2T2\单期模型\本小节中的模型只考虑木材收益"
需要定义一系列变量!
? )))总收益净现值#
K)))单位体积木材价格#
,)))边际采伐成本#
")))树龄"以年为单位#
P)))单株木材积"是树龄 "的函数#
=A )))植树成本’
首先假设 K",和 =A 均不随时间变化"并假定树
木的自然生长规律是先加速生长"再减速生长"然后
停止生长"最终慢慢衰朽’ 具体可以量化为! 每年
增加的体积先逐步扩大"再逐步缩小"慢慢减至零"
最终变为负数’ 数学描述为!
Pi""% jA \当 A l"l"2#
Pi""% OA \当 "O"2#
Pi""% lA \当 "2 l"l"4#
Pi""% lA \当 "O"4#
Pi""% lA \当 "j"4’
其中"时间点 "2 和"4 反映在图 2 中即为相应横坐标’
图 2\树木生长规律
Z"C32\6*--+~C*.J"&C*#(-
此处笔者并没有采用 !.C"+)",生长模型来表征
单株木材积随时间变化的情况"因为这里涉及的树
木生长过程还包括树木衰朽阶段"即图 2 中 "4 向右
的部分"而这一部分无法涵盖入 !.C"+)",模型中’ 很
显然由于这一段的存在"图 2 中的曲线不再是通常
用于表征 !.C"+)",函数特征的 ? 曲线’
本文的目标函数是!
KR,%P"KR,%-R6" DP""%*[ ]6OA"
得到只要满足 K3,"则在树木生长到 "# 年时采伐可
使木材收益净现值最大化" "# 可由式
DP"# %ID" P"# %
O6 26"-)-&E-*C" 4AA5%’
2T4\无限期模型\上一个模型隐含的假设是同一
片土地上只种植一次树木"并不能完全反映现实的
情况’ 事实上被伐后的林地是可以进行迹地更新
的"即重新种植上树木"待长成后再采伐"如此循环
往复’ 所以笔者将上面的单期模型扩展到无限期"
使之更贴近真实的情况"此时最优树龄的推算如下!
KR,%P"KR,%P"KR,%P"KR,%P"KR,%P"KR,%P"KR,%-R6" DP""%[ ]6* 22 R-R6"R
,KR,"%-R6"R=A- *
2
2R−R6"KR,%P""i%ID"
P"iKR,%P"i[]%c? O,KA-
%"P""%-*-R6"R=A’
式中! KA 为期初木材价格’ 同样令目标函数的一阶
导数等于零"推算出此时的最优采伐周期 "##满足!
DP"##%ID" P"##%
O
RKA-
%"##%
KA-
%"##R,
V6’
\\无限期模型下的目标函数是!
? O4,KA-
%"P""%--R6"R=A5 V
4,KA!
4%"P""%--R6"R=A5-
R6"V
4,KA-
5%"P""%--R6"R=A5-
R46"V+ O
&
|
LO2
KA-
"%&
|
LO2
-R6L"R
=A&
|
LO2
-R6L" OKAP"%R6%"
R( )2 R
,P""k%ID"
P"k2 R-R6"k%4P"k%R6%"k2 R-2 R-R6"k%4
KA-
%R6%"k
R ,-
R6"k
2 R-R6"k
’
\\从单期模型的推导结果很容易看出"以固定比
率上升的价格会抵消折现的影响"使最优采伐周期
延长’ 但是在无限期模型中"木材价格以固定比率
上升对最优采伐周期的影响是不确定的’
2T8\加入环境收益的模型\在当前全球经济飞速
发展但生态环境急剧恶化的大环境下"充分发挥森
林的生态效能&保护环境必然成为林业经营管理的
一大主题"因此"有必要将森林的生态效益纳入本文
的模型’ 笔者给出如下假设!
2% 令 J""%是多年生态效益的简单加总"
A>2
\第 ? 期 姜\昕等! 森林的最优采伐决策模型)))一个新的林业经济政策分析框架
不考虑折现因子’
5% 满足 Ji""% 增加’
8% 笔者暂时不考虑树木衰朽的阶段"因为伐木
一般不会等到树木衰朽之后"所以笔者假设每年的
生态效益是随着树木的生长而逐渐增加的"大树比
小树显著"即满足 Jk"%c? OKR,"%-R6"R=A VJ""###%ID"
P"###% O6R DJ"###%
D"
-6"###
KR,"###%
’
\\而在无限期模型下"目标函数变为!
KR,%P""% ("B
X%|
X
"
’
\\解出此时的最优采伐周期 "(满足!
DP"("(%
O 2 R
=A
KR,"([ ]% 62 R-R6"(V
−6"(R2"(% RDJ"(KR,%P"("% 的函数特征可知 J""%*"l
A" 所以只要满足 KR,jA 这种情况是比较常见的亦称可持续性原则%是资源经
济学中的第 4 个重要原则"具体到森林资源上"就是
要保证每一代人能够从森林中获得的收益不减少’
如果此处假设森林的生态及社会效能与其蓄木量正
相关"那么上述原则就可以简化为)))保证每年可
采伐的木材量不减少并能够维持森林的蓄木量不减
少"目的是为了使森林的各种效能不减少"后代人拥
有较之前代人并不为少的财富’ 动态效率原则要求
营林者按照最优采伐周期来安排生产"目的是为了
使单位面积林地的收益最大化’ 但是如果一片林地
上不同树龄的树木数量差别较大"就会影响到代际
公平原则的满足"因为会造成木材供给量和活立木
蓄积量的波动’ 所以"若要满足代际公平原则的要
求"营林者最好能够把握造林的速度"使其面积稳步
扩大’ 下面借助一个简化的模型"把这一规律描绘
得更加形象&直观一些’
假设通过第 2 小节中的模型推算出某种树木的
最佳采伐周期是 E年"某造林者每年的造林规模均
维持在 T0B4 左右"这样到第 E年末时"这片森林中
就有数量基本相等的树龄 2 fE年不等的树木"活
立木蓄积总量为 M""%’
式中! 1 是密度变量"表示每公顷土地上生长有多少
株树# X表示种植面积# P"2% V,P42%- V,P54%- V
+ V,P"ER2%-5 O1*T*P"EV2% OM""% V
1*T*P""%’
以后每年都只砍伐树龄达到 E年的那一片树木"然
后及时更新迹地"就能够保证每年收获的木材量不
变"且能够维持该片土地上的蓄木量不变’ 直观地
看去"就是该片面积大小为 T*E的土地上始终生长
着数量大致相当的2 fE年生的树木"如图 4 所示’
以上规划显然同时满足了资源利用的动态效率
原则和代际公平原则"树木都是生长了 E年之后被
采伐"实现了林地长期收益的最大化# 同时每年收
获的木材数量稳定在 1*X*P""% 不变"保证每一代人都能够享用
到同样多的经济&生态及社会效益’ 当然"这种规划
只是森林的简单再生产"即保证后代人的收益不比
当代人少的一种临界的情况"也是满足森林生产可
持续的最低标准’ 若要实现扩大再生产"就需要保
2>2
林 业 科 学 8? 卷图 4\不同树龄的树木分布变化
Z"CT4\60-D"+)*"E#)".& ./)*--+J")0 D"/-*-&)%C-
证每年的采伐量小于林木的生长量"即采伐得更少
或种植得更多"如在第 E年后仍不断继续植树"则森
林资源必将越来越丰富#反之如果植树造林在第 E
年前就停止了"则难以做到可持续’
上面讨论的方案显然是针对人工林而言"如果
是天然林"各个年龄段的树木数量是自然决定的"无
法保证相等’ 但由于现实中树木的数量一般是随着
树龄的减少而递增的"所以根据最优周期采伐也不
会违背代际公平原则’
以上分析仅仅是从理论上说明如何使林业生产
规划有效且公平"实践中并无太大必要也很难做到
严格遵照上述方案执行"只要基本体现了上述思想
即可"关键是把握住林地收益最大化和森林功能不
退化这 4 个目标’ 事实上国内外很多林业经济政策
都是围绕这 4 个目标设计的"笔者将在后文中举例
说明上述思想在具体制度安排中的应用’
CF政府收购生态林制度
\\姚顺波等4AA9中国科学院" 4AAA%’
现在用上文中的模型分析上述方案的合理性’
如 2T8 节中的无限期模型中"社会最优采伐决策下
的木材收益这里只计算采伐后出售木材所得的毛收入"不是将种植和管护成本剔除后的净收益KR,%P"RaKR,%P"Ra"Ra% ("B
E%|
E
"Ra
’
由于后面加入管护成本变量并不影响最优采伐周期
的选择"所以这里的 "Ra即 2T8 节中模型推出的最优
采伐周期 "(’ 将这 4 项收益全部换算成年金的形
式"令!
KR,"Ra%
-6"Ra R2
O &
6
# 4"Ra%I"Ra OF’ 5&VF%*1 ’
假设若由政府投资建设每单位面积密度为 1 的
生态林"需投入植树成本 =A‘" 并且每年投入管护成
本 =‘ # 而若由私人营建"只需投入植树成本 =A1" 4>2 \第 ? 期 姜\昕等! 森林的最优采伐决策模型)))一个新的林业经济政策分析框架 图 5\年金形式的木材收益和环境收益 Z"CT5\60-)"BE-**-K-&#-%&D -&K"*.&B-&)%(*-K-&#- "& )0-/.*B./%&&#")G 并且每年投入管护成本 =1即可’ 在私人经营更有
效率的前提下" =A1 p=A‘并且 =1p=‘ ’
于是考虑私人将经营了 E年的森林出售给政
府" E4 "Ra ’ 在政府招标的模式下"如果信息透
明&竞价公平"则投标方报价的底线应该是它的预
期成本乘以社会平均利润率或者农业平均利润率
+" 即
=LA12V+1&
E
"O2
2V+1分别表示第 L个投标人的预期植树
成本和管护成本" LO2"4"+9’ 如果最终中标的
是第 L个投标人"其预期成本确实最低并且报价已
接近其底线"则为建成这样一单位面积密度为 1 的
生态林"政府可节约成本
=A‘R=9A12 V+%
E V=‘ R=
9
12 V+%"’
8&VF%*1 的生态林"政府可以考虑支付给营林
方
=
R
A8 2V+2 V+%"
的回购价格"其中的 =
R
A1"=
R
1分别是平均私人植树成本和平均私人管护成本"于是政府可节约成本=A‘ R=
R
A1% 2V+=‘R=R1%&
E
"O2
2V+9%
此时经营者效率的高低"不再直接地表现为对它投
资该领域的限制"但是会影响到它的投资回报率’
需要说明的是"式89%反映的只是一个生
产周期内交易发生时间点上政府节约的成本"并非
无限期’ 另外"实际上投标人的报价没必要拿出自
己的底线"只要比报价倒数第二低的投标人略低就
可以了"但是为方便分析"笔者就如以上般简单处
理了’
LF林木补偿与林业补助
\\林木补偿是指各级政府为了改善生态环境"向
社会提供生态安全公共服务"而限制&剥夺林木所有
权的行使限伐或禁伐袁钢明" 4AAA%’ 本节将利用前
文中的模型来构建对这 4 种制度的新的分析框架"
目的是为使读者更加深刻地理解其理论依据"并能
做出准确的区分’
首先"如第 5 节中所述"由式45%可推导出
无限期模型中"社会最优采伐决策下年金形式的木
材收益和环境收益分别为 &和F’ 如果某单位面积
森林的密度为 1" 即生长有 1 株树木"则年度木材收
益与环境收益之和为 &VF%*1 ’用 =Ra表示社会 最优采伐决策下以年金形式分摊到每年的单位面积 森林植树成本"可知! =Ra O =A 2 R-R6"Ra * 6 2 V6 *1’ \\为与第 2 节中的模型衔接"这里的植树成本 =A 仍按单株木计算’ 再将 = 定义为每单位面积森林
的管护成本"那么经营该单位面积森林每年的木材
净收益与环境收益之和便是
&VF%*1 R=Ra R=’
若由私人经营该片森林"那么他在决策时将不会考
虑森林的环境正外部性"只将木材收益最大化当做
目标"此时的最优采伐周期设为 "a""a可使
? O,KR,"%-R6"R=A-*
2
2 R-R6"
达到其最大值’ 同样令
KR,"aa R2
O #
6
# :"aa O;’ =a等于私人最优采伐决策下以年金形式分摊
到每年的单位面积森林植树成本"有
=aO=A2R−R6"a
* 6
2 V6
*1"
5>2
林 业 科 学 8? 卷则
&VF%*1 R=CS R=C 就表示纯市场机制下该单位面积森林为全社会所创 造的净收益’ 由于&VF%*1 R=Ra R=j&VF%*1 R=CS R=从社会最优的立场出发"应该鼓励私人将采伐周期由"a延长至 "Ra 根据2T8节中的模型""Ra应该比"a要长%’ 但是由于此时的 &* 1 R=Ra R=l #*1 R=CS R= 对于防护林等为保障生态禁伐 的森林"&5 A %"所以如果没有任何补偿"私人营林 者不会按照社会最优的方案组织生产"结果是森林 生态产品供给不足"即 ;lF’ 当 ;4 F时"这种情 况会变得非常严重"环境日趋恶化"生态安全难以保 障’ 出于以上考虑"政府有理由将#* 1 R=aR=% R&*1 R=RaR=% 的额度补偿给受到限伐政
策约束的私人营林者’ 因为限伐的目的是强迫营林
者按照社会最优的方式生产"在此过程中营林者的
利益受到了损害"有权要求补偿’ 这便是林木补偿
制度的理论依据’
与政府收购生态林制度相比"林木补偿制度的
最大优势为在林木的整个生产过程中都可以利用到
私人经营的高效率’ 在政府经营效率低&管护成本
高的情况下"这种方式避免了政府购入生态林后不
能很好地管护的损失’ 但是林木补偿制度也有其弱
点"即对私人生产行为的监督是一项艰巨的任务"若
不能有效监督"私人营林者在获取补偿后依然以个
人最优的方式生产"过早地砍伐树木"就不能达到鼓
励环境正外部性生产的目的"政府还要额外支付一
笔补偿费"造成双重损失’
另外"同其他产业相比"林业的投资周期长大约在49年收获在很大程度上受制
于外部条件"如天气&土壤&病虫害&火灾&空气污染
等"此外对树木的长期管理水平及未来的林权归属
与权利范围等都存在不确定性%"因而极易导致企
业经营的动力不足&造林和管护的积极性不高’ 特
别是经营生态林"其回报大部分以生态正外部性的
形式为社会所得"营林方能够获得的收益很小"因而
供给总是处于严重不足的状态# 相反"人们毁林造
田&种植经济作物的激励非常大[#+)!"#%" 2??A%’
若要扭转这种局面"就需要给林业特别是生态林的
经营者一定的补助"至少保证其能够收获到平均利
润率"如此方能对森林生态建设提供足够的激励
徐晋涛等"4AA8" 能够使营林者
有兴趣投资该领域的最低物质回报也应该达到
=RaV=%2V+#*1 R=aR=% V=Ra V=O #*1 R=a V=Ra’
若
#*1 R=aV=Ral=Ra V=2 V+%"
则政府仍然有必要对营林者补贴二者之间的差额"
否则仍然会出现由于盈利太少而导致森林产品供给
不足的情况 这是林业补助制度的理论依据"请注意与上面.林木补偿/的概念相区别N%E,.,b
!"#姚顺波" 4AA:%’ 换言之"政府没有可能也没有
必要将全部的环境收益 F补偿给营林者"只要补偿
给他自由经营时的利润与限伐后的利润间的差额
#*1 R=aR=&*1 R=RaR==Ra V=2 V+% R#*1 R=a V=Ra%
的补助就足以激励其提供足够的森林生态产品了’
&V F% * 1 高 出 # * 1 R =a V =Ra 或
=Ra V=( )2( )V+,取决于 #* 1 R=a V=Ra 与
=Ra V=( )2( )V+孰高-的部分可以看做是一种消 费者剩余’ 如果一定要求政府出面"依据庇古津贴的设计" 强令民众以税收或其他方式支付生态补偿金"达到 或接近 F的程度"必然会遭到强烈的反对"难以推 行下去’ 因为就我国目前的经济实力而言"人们购 买生态产品的能力还十分有限"不可能愿意为了消 费更多的森林生态产品而支付高昂的价格’ 与其抱 着不切实际的幻想"还不如为森林生态产品设计出 一个合理的价格"促使我国的生态补偿制度尽早建 立起来# 否则植树造林对民众的吸引力始终达不到 一定程度"森林生态产品的供给也必然严重不足j# !"#:% ! ? W243
王志清"吴绍荣"林于倢"等34AA:3森林&林木&林地流转方式及经
济补偿机制的实践与探讨3华东森林经理"4A2季刊% " 825% ! 9A W983
姚顺波34AA:3法律语境下的林业外部性研究3林业经济" =:% ! >9 W>>3
袁钢明34AAA3贫困地区的生存困境与生态恶化3金三角" =29% ! 23
N%E,.,b NL" !%b+0B"&%*%G%& 1‘" h# [" !"#32??:360--,.&.B",+ ./%H#E(",/#&D /.*-&K"*.&B-&)%(%B-&")"-+! %+)#DG./;X1 ,.&)*%,)+3LB-*",%& [.#*&%(./LC*",#()#*%(R,.&.B",+" => 8 % !
?:2 W?=23
[#+)X R" L&)(-[32??A3Q&)-*%,)".& E-)J--& %C*",#()#*%(%&D -&K"*.&B-&)%( H.(","-+! % ,.&,-H)#%( /*%B-J.*b3 LB-*",%& R,.&.B",X-K"-J" >A4% ! 2?= W4A43
X%&D%(L32?>=3X-+.#*,--,.&.B",+)))%& -,.&.B",%HH*.%,0 ).
&%)#*%(*-+.#*,-%&D -&K"*.&B-&)%(H.(",G34&D RD")".&3S-J .^*b!
[.0& h"(-Gs7.&+" Q&," 528 W52?3
6"-)-&E-*C634AA53R&K"*.&B-&)%(%&D &%)#*%(*-+.#*,--,.&.B",+39)0
RD")".&3严旭阳"译3北京! 经济科学出版社" 4=23
j# [" Y%)+"C*"+R" h0")-6L34AA23QBH(-B-&)"&C)0-&%)#*%(/.*-+)
H*.)-,)".& H*.C*%B %&D )0- +(.H"&C (%&D ,.&K-*+".& H*.C*%B3
N-"V"&C! ;0"&%Z.*-+)*G1#E("+0"&C<.#+-3
!责任编辑\石红青"
9>2