Ann. For. Sci. 62 (2005) 493-501
DOI: 10.1051/forest:2005054

Optimising the management of Pinus sylvestris L. stand under risk of fire in Catalonia (north-east of Spain)

José Ramón González^a, Timo Pukkala^b and Marc Palahí<sup>a

a</sup>  Centre Tecnològic Forestal de Catalunya, Pujada del seminari s/n, 25280, Solsona, Spain
^b  University of Joensuu, Faculty of Forestry, PO Box 111, 80101 Joensuu, Finland

(Received 6 December 2004; accepted 29 April 2005)

Abstract - The paper introduces the risk of fire as part of a stand management optimisation problem for even-aged Pinus sylvestris L. stands in Spain. The study used a simulation-optimisation system, SPINE, to examine the effect of risk of fire on the optimal stand management schedule when maximising soil expectation value (SEV). The simulation sub-system includes a deterministic stand growth and yield simulator based on individual-tree growth and mortality models. The simulator was modified to include stochastic fire occurrence. The simulation sub-system was combined with a non-linear optimisation algorithm to find the optimal management schedule. Five different fire probabilities were analysed (0, 0.5, 1, 2 and 5% five-year fire probabilities). In most calculations, the probability of fire was assumed to be constant over the whole rotation, but an analysis was also conducted in which the probability depended on management and the stage of stand development. The results were computed for discounting rates of 1, 2 and 3%, site indexes of 17, 24 and 30 m (dominant height at 100 years), and 0 to 3 thinnings. The effects of reforestation cost, salvage possibility and regeneration lag were also studied. Increased fire probability caused 15 to 35 years reductions in the optimal rotation length, and also decreased soil expectation value. The effect of fire risk on the timing and intensity of thinnings was less systematic when a constant fire risk was assumed. When fire risk depended on stand structure, increased risk level led to earlier and heavier low thinnings.

Résumé - Optimisation de la gestion des peuplements de Pinus sylvestris L. soumis aux risques d'incendie en Catalogne (nord-est de l'Espagne). Le manuscrit aborde le risque d'incendie comme une composante du problème de l'optimisation de la gestion des peuplements équiennes de pin sylvestre en Espagne. L'étude utilise un système de simulation-optimisation, SPINE, pour examiner l'effet du risque d'incendie sur le planning de la gestion optimale des peuplements quand on maximalise la valeur espérée du sol (SEV). Le sous-système de simulation inclue un simulateur déterministe de croissance et de production basé sur des modèles de croissance d'arbres individuels et de mortalité. Le simulateur a été modifié pour inclure l'occurrence stochastique des incendies. Le sous-système de simulation était combiné avec un algorithme d'optimisation non-linéaire pour trouver le planning optimal de gestion. Cinq différentes probabilités d'incendie ont été analysées (0, 0,5, 1, 2 et 5 % 5 ans de probabilités d'incendie). Dans la plupart des calculs, la probabilité d'incendie était supposée être constante sur toute la rotation mais il a aussi été mené une analyse dans laquelle la probabilité dépendait de la gestion et du stade de développement du peuplement. Les résultats ont été calculés pour des taux dégressifs de 1, 2 et 3 %, site index de 17, 24 et 30 m (hauteur dominante à 100 ans) et de 0 à 3 éclaircies. Les effets du coût de régénération, la possibilité de récupération et le retard de la régénération ont aussi été étudiés. L'accroissement de la probabilité d'incendie entraîne une réduction de 15 à 35 ans dans la longueur de la rotation optimale et diminue aussi SEV. L'effet du risque d'incendie sur le rythme et l'intensité des éclaircies était moins systématique quand on suppose un risque constant. Lorsque le risque d'incendie dépend de la structure du peuplement, l'accroissement du niveau de risque conduit à des éclaircies par le bas précoces et fortes.

Key words: scots pine / stochastic optimisation / forest fires / non-linear optimisation

Mots clés : pin sylvestre / optimisation stochastique / feux de forêt / optimisation on linéaire

Corresponding author: José Ramón González jr.gonzalez@ctfc.es

© INRA, EDP Sciences 2005