气候变化及其对全球生态和人类生存环境影响已成为国家社会普遍关注的政治、经济问题。碳汇林业作为缓解全球气候变暖的进程的重要手段,在保护全球生态安全、气候安全中发挥积极的作用,碳汇林业项目投资决策研究成为迫切研究的新课题。本文借助实物期权理论,通过建立模式切换的最优决策模型,研究了不确定条件下农业用地向碳汇林业转换的投资决策问题。主要研究内容与结论如下:第一,在随机过程和实物期权相关理论的基础上研究了实物期权视角下的模式切换问题。论文首先将两个模式之间的切换问题看作实物期权投资问题,利用动态规划原理得到关于实物期权价值的贝尔曼方程,其次将贝尔曼方程转换为偏微分方程互补问题,再利用求解美式期权最优执行边界的惩罚方法将互补问题转换为偏微分方程问题,最后利用有限体积方法将此偏微分方程进行离散并进行数值计算得到模式切换的最优执行边界,为投资者提供科学的决策依据。第二,.在考虑到农业用地种植农作物利润流不确定的基础上,建立了基于实物期权的农业向碳汇林业转换的最优决策模型,研究了该模型的求解方法并证明了数值计算格式的收敛性。第三,利用CO2FIX模型系统模拟我国辽宁地区在特定地理环境、气候下松树和橡树混交林碳汇量的动态变化趋势,给出了林业在较长时间段将C02固存于活体生物、土壤、木材产品中随时间变化的基本规律,动态估计林业碳汇项目的固碳潜力,为后续的实证分析提供了科学的数据支持。第四,首先利用极大似然方法估计了农作物种植所获得的利润流服从的均值回归过程的参数,其次通过数值计算,求得了实物期权的价值及农业向碳汇林业转换的最优执行边界,分析了最优执行边界随着参数变化的灵敏度,为投资者能够科学的选择投资时机,为政府合理的运用相关政策调控碳汇林业投资提供了科学的理论依据。综上,论文综合考虑农业向碳汇林业转换的不确定性条件,利用实物期权理论建立模式切换的最优决策模型,为碳汇林业投资问题提供了新的思路和方法;利用惩罚方法及有限体积、有限差分方法对该模型进行了数值求解;在利用CO2FIX模型系统模拟林业碳汇量的基础上进行了实证分析,为决策者理性选择最优投资时机、最优投资策略,为政府调控和政策补贴提供理论支持。