von Robert Huber, Karin Späti und Robert Finger*. Mithilfe eines agentenbasierter Modellierungsansatz zeigen wir, dass ergebnisabhängige Zahlungen 1,5-mal effizienter sind, um die positiven Umwelteffekte der Präzisionslandwirtschaft zu fördern, als andere Subventionsformen.
Der Einsatz von teilflächenspezifischer Düngung kann dazu beitragen, Stickstoffverluste und die damit verbundenen negativen Umweltauswirkungen zu verringern (Finger et al. 2019, Finger 2023). Die entsprechende Technologie wird in der Schweiz noch wenig eingesetzt. Ein Grund dafür ist, dass die Wirtschaftlichkeit in der kleinbäuerlichen Landwirtschaft oft gering ist (siehe dazu auch diesen Blogbeitrag). Obschon durch teilflächenspezifische Düngung der Einsatz von Dünger bei gleichem Ertrag deutlich reduziert werden kann, sind die wirtschaftlichen Einsparungen oft zu klein, um grosse Investitionen zu rechtfertigen. Der ökologische Mehrwert durch die reduzierten Verluste von Stickstoff kann hingegen sehr gross sein. Politikmassnahmen könnten daher genutzt werden, um das Potenzial zur Verbesserung der Umwelt durch teilflächenspezifische Düngung auszunützen.
In einem neuen Artikel, der in der Zeitschrift Ecological Economics erschienen ist, haben wir untersucht, wie sich unterschiedlich ausgestaltete Politikmassnahmen darauf auswirken, ob und welche Sensortechnologien von den Betrieben für eine teilflächenspezifische Düngung eingesetzt würden (Huber et al. 2023). Dabei haben wir drei mögliche Politikmassnahmen in einer ex-ante Simulationsstudie untersucht: Zahlung pro reduzierten Stickstoff (Franken pro kg und Jahr), Subventionen für die Technologie (Franken pro Jahr) und eine Flächensubvention, d.h. eine Zahlung pro ha und Jahr, welche mit der Technologie bewirtschaftet wird. Diese Instrumente gehen davon aus, dass die Bäuerinnen und Bauern die gesetzlichen Normen einhalten und die mit dem Einsatz der Technologie zusätzlich erbrachten Umweltleistungen durch öffentliche Gelder entschädigt werden.
In unserer Studie haben wir dabei einen Schwerpunkt auf zwei Verhaltensmerkmale von Landwirten gesetzt. Einerseits haben wir in unseren Simulationen berücksichtigt, dass es Bäuerinnen und Bauern gibt, die aus persönlichen Gründen am bestehenden Management festhalten, auch wenn rein wirtschaftliche Überlegung die Adoption der neuen Technologie einen Nutzen bringen würde. Andererseits gehen wir davon aus, dass die Bäuerinnen und Bauern eine gewisse Entschädigung von der Gesellschaft erwarten, damit sie bereit sind, die Technologie zu implementieren, welche die Stickstoffverluste reduziert. Die grundlegenden Informationen zu diesen Verhaltensweisen hatten wir aus einem Entscheidungsexperiment mit Bäuerinnen und Bauern aus den Kantonen Solothurn und Bern abgeleitet (siehe dazu Späti et al. 2022 und den dazugehörigen Blogbeitrag).
Die Daten aus dem Entscheidungsexperiment wurden im agentenbasierten Modell FARMIND mit einem bioökonomischen Modell zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit von teilflächenspezifischer Düngung verknüpft (Späti et al. 2021). FARMIND ist ein in der AECP-Gruppe entwickeltes Modell, welches einen generischen und ganzheitlichen Ansatz zur Simulation von einzelbetrieblichen Entscheidungsfindungen in der Landwirtschaft ermöglicht (siehe Huber et al. 2022). Das agentenbasierte Modell wurde auf den Weizenanbau auf 136 Betrieben (in den Kantonen Bern und Solothurn) angewendet, die am Entscheidungsexperiment teilnahmen. Die Bäuerinnen und Bauern konnten dabei zwischen drei Technologien mit einer unterschiedlichen räumlichen Auflösung und Kosten entscheiden Drohnen: (mit einer sehr hohen Auflösung von 2×2 m), Satellitenbilder (mit einer mittleren Auflösung von 20×20 m) und Bodenproben (mit einer Auflösung von ca. 50×50 m).
Abbildung 1. Effizienz verschiedener Politikmassnahmen zur Förderung von Präzisionslandwirtschaft. Boxplots stellen das Verhältnis der erhaltenen Zahlungen für 136 Landwirte dar. Die dicke Linie stellt Durchschnittswerte der Kosten für die Regierung dar (Anzahl der Simulationen n = 10′200). Die politischen Maßnahmen wurden so festgelegt, dass eine durchschnittliche Stickstoffreduzierung von ∼7 % (4′000 kg N) erreicht wird.
Die Simulationen zeigen, dass bei gleicher Stickstoffreduktion eine ergebnisabhängige Zahlung (Bezahlung der Landwirte für reduzierten Stickstoff) 1,5-mal kosteneffizienter ist als flächenabhängige Zahlung oder eine Subvention für den Technologieeinsatz (siehe Abbildung 1). Ausserdem deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Berücksichtigung der Verhaltensmerkmale der Landwirtinnen und Landwirte das Potenzial zur Verringerung des Stickstoffeintrags um ∼20 % verringert. Das heisst, dass eine rein wirtschaftliche Betrachtung der Umstellungsentscheide der Bäuerinnen und Bauern das Reduktionspotenzial durch die Technologie überschätzen würde. Die Ergebnisse zeigen auch, dass insbesondere Satelliten eine kostengünstige Variante sind, um räumlich explizite Informationen zum Düngungsbedarf zu erhalten und in der teilflächenspezifischen Düngung z.B. mit Hilfe von Bewirtschaftungszonen umzusetzen.
Unsere Resultate haben zwei Implikationen für die Politik. Zahlungen, welche Bäuerinnen und Bauern für ein bestimmtes Ergebnis entschädigen (hier die Reduktion von Stickstoffverlusten) sind effizienter als andere Formen der monetären Unterstützung (siehe auch Kreft et al. 2023). Zudem sollte das Wissen über kostengünstige Anwendungen von teilflächenspezifischer Düngung gefördert werden, z.B. durch Aus- und Weiterbildungen oder den Austausch in bäuerlichen Netzwerken.
*Robert Huber, Karin Späti und Robert Finger arbeiten in der Gruppe Agrarökonomie und Agrarpolitik der ETH Zürich.
Referenzen
Finger, R. (2023). Digital Innovations for Sustainable and Resilient Agricultural Systems. European Review of Agricultural Economics. In Press https://doi.org/10.1093/erae/jbad021
Finger, R., Swinton, S., El Benni, N., Walter, A. (2019). Precision Farming at the Nexus of Agricultural Production and the Environment. Annual Review of Resource Economics 11: 313-335 https://doi.org/10.1146/annurev-resource-100518-093929
Huber, R., Späti, K., Finger, R., (2023). A behavioural agent-based modelling approach for the ex-ante assessment of policies supporting precision agriculture. Ecological Economics 212, 107936. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2023.107936
Huber, R., Xiong, H., Keller, K., Finger, R. (2022). Bridging behavioural factors and standard bio-economic modelling in an agent-based modelling framework. Journal of Agricultural Economics 73(1): 35-63. https://doi.org/10.1111/1477-9552.12447
Kreft, C., Finger, R., Huber, R., 2023. Action- versus results-based policy designs for agricultural climate change mitigation. Applied Economic Perspectives and Policy. https://doi.org/10.1002/aepp.13376
Späti, K., Huber, R., & Finger, R. (2021). Benefits of increasing information accuracy in variable rate technologies. Ecological Economics, 185, 107047. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2021.107047
Späti, K., Huber, R., Logar, I., & Finger, R. (2022). Incentivizing the adoption of precision agricultural technologies in small-scaled farming systems: A choice experiment approach. Journal of the Agricultural and Applied Economics Association. https://doi.org/10.1002/jaa2.22
Dieser Beitrag ist im Rahmen des InnoFarm Projekts entstanden, welches im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms „Nachhaltige Wirtschaft: ressourcenschonend, zukunftsfähig, innovativ“ (NFP 73) des Schweizerischen Nationalfonds (SNF) durchgeführt wurde. Mehr Informationen dazu finden Sie unter http://www.nfp73.ch/de .Projektwebsite InnoFarm: https://innofarm-projekt.org/. Image by standret on Freepik.
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