Adoption and impacts of system technologies in smallholder agriculture - the system of rice intensification in Timor Leste
Annahme und Wirkungen von Systemtechnologien in der kleinbäuerlichen Landwirtschaft - das System der Reis Intensivierung in Timor Leste
von Martin Noltze
Datum der mündl. Prüfung:2012-05-24
Erschienen:2012-09-06
Betreuer:Prof. Dr. Matin Qaim
Gutachter:Prof. Dr. Matin Qaim
Gutachter:Prof. Dr. Meike Wollni
Gutachter:Prof. Dr. Bernhard Brümmer
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Zusammenfassung
Englisch
The latest turmoil of production and price volatility in the global food sector has put agriculture back to the top of the development agenda. Population growth, changing consumer preferences, bioenergy demand and climate change are some of the huge challenges for agricultural production today and in the future. In the last decades, productivity has been constantly improved through the introduction of improved crop varieties and the greater use of mechanization, irrigation, chemical fertilizer and pesticides. However, such input-intensive strategies do not always correspond to the livelihoods and capacities of millions of smallholders, who contribute substantially to global agricultural output, but are also strongly affected by persistent poverty and growing agro-environmental challenges. Moreover, recently farmers have experienced a downturn of productivity growth which in some cases is associated with environmental degradation and depletion of natural resources. This holds true in particular for rice, one of the world's most important food crops. In the course of growing agricultural challenges, it is widely recognized that innovative strategies are needed to improve human well-being and future food security. Natural resource management (NRM) practices are one stream of innovations that have been proposed to improve the efficiency of cropping systems in a systemic way. Prominent approaches are conservation agriculture, agroforestry and organic farming, which raised considerable attention within the last decades. Such NRM technologies are integrated innovations to improve agricultural productivity and agroecosystem resilience, involving different agronomic and management components with often synergistic relationships. Therefore, the term system technologies is also used here. Studies found that smallholder farmers often face difficulties with the adoption of complex system technologies. Some of the benefits also remain highly debated. In the rice sector, the so-called System of Rice Intensification (SRI) has been proposed as a promising technology to increase productivity at affordable costs for resource-poor producers. The principles of SRI focus on neglected potentials to raise yields by changing farmers' agronomic practices towards a more efficient use of natural resources. The innovativeness is based on a set of modified management practices concerning irrigation, plot preparation, transplanting, nursery and fertilization. Even though SRI has been widely promoted in some countries, partial adoption and discontinuance are common and the impacts are often found to be context-specific. However, most of the available literature is based on agronomic studies. There is limited evidence in terms of socioeconomic aspects, which is considered a drawback, as system technologies such as SRI may affect farming systems as a whole. In order to explore opportunities and constraints of technological innovations in smallholder farming, studies have to account for the observed variability of resource endowments and farm management options. This study aims to contribute to this research direction by analyzing the linkages between SRI adoption, rice yields, household income and poverty. Investigating the case of SRI may allow us to draw wider conclusions towards the nature of system technologies in general. The results may help researchers and policy makers to understand socioeconomic constraints to farmer technology adoption and integrate this knowledge into the formulation of rural development strategies. This study uses household and plot level data from small-scale rice farmers in Timor Leste. Assessing the role of improved rice management practices in Timor Leste is highly relevant from a development perspective. First, this young nation state remains one of Asia's poorest countries in terms of income and food security measures. Second, rice is the main staple food for the majority of the population, but domestic production faces severe technical and environmental challenges such as low levels of mechanization, water scarcity and limited access to agricultural technologies. Since 2007, SRI has been introduced by the Second Rural Development Programme (RDPII). Jointly implemented by the Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) and the Timorese Ministry of Agriculture and Fisheries (MAF), the extension program aims to improve the productivity of rice production systems in the research area. As part of this study, a farm survey was conducted between August and December 2009. Stratified random sampling was used to select 400 households from participants and non-participants of SRI training programs. These households were interviewed. In addition, plot level data from 475 paddy fields owned by these sample households were collected. We begin our analysis by identifying SRI adoption patterns and differences between SRI and non-SRI farmers. We show that adoption patterns vary substantially, and partial adoption is commonplace. Whereas some technology components are widely applied by households in the research area, others lack widespread acceptance. The highest SRI adoption rates are recorded for the group of training participants. However, the descriptive analysis also reveals that land and household characteristics seem to play a role in the adoption decision. For example, owners of larger farms are more likely to adopt SRI. The outcomes point at substantial heterogeneity among and between adopters and non-adopters, which has to be considered in the econometric analysis of adoption determinants and impacts. For the econometric analysis of adoption determinants, different decisions points are identified. A double-hurdle adoption model at the household level shows that variables such as farm size, availability of family labor and participation in extension training determine the initial adoption decision and the share of rice acreage under SRI. However, household level characteristics alone are insufficient to explain adoption. Therefore, an additional double-hurdle model is estimated at the plot level. Several plot level determinants have a significant effect on SRI adoption and the number of technology components used. For example, the availability of an irrigation system, which can be individually controlled by the farmer, is an important determinant for SRI adoption on a particular plot. However, understanding the adoption determinants alone is insufficient to determine whether or not wider adoption is actually desirable. To analyze this, the third part of the analysis explores the impacts of SRI in terms of yields, household income and poverty. In order to account for the differences and variability among household and plot level parameters, the study accounts for differential technology impacts between the adopters and non-adopters of SRI, using an endogenous switching regression approach. Simple comparison of yield and incomes between adopters and non-adopters does not reveal significant differences, however, we find negative selection bias, meaning that SRI is adopted on plots and by farmers that would have below average yields without adoption. Controlling for external factors and selection bias, it is estimated that SRI is increasing yields by 46% against the counterfactual outcome of non-adoption. We also find a small but significant positive household income effect. Both poor and non-poor households benefit from SRI adoption. Especially smaller and more specialized farms realize high returns from adoption due to lower opportunity costs of investment. Moreover, SRI farmers also use lower amounts of inputs such as water, seeds and pesticides. Yet, we also find that the gains from adoption depend on plot and farmer heterogeneity. That is, assuming that the same gains were to occur for the non-adopters would they decide to adopt is too simplistic. To conclude, we have shown that farmers can benefit from the introduction of the system technology SRI. Therefore, SRI adoption presents a potential pathway towards food security, poverty reduction and rural development. However, we have also identified several constraints that hinder the adoption of SRI. Not all farmers can easily implement each component at any given plot, and the gains of adoption depend on the reference system. This is an important outcome with regard to extension services and development agencies highlighting that location-specific factors are relevant with regard to adoption and impacts of system technologies. Moreover, improved rural infrastructure and irrigation systems can further increase adoption rates and adaptation capacity. These challenges need to be overcome, in order to fully harness the potential of promising system technologies in smallholder agriculture.
Keywords: Agricultural technologies; technology adoption; impact assessment; System of Rice Intensification; Timor Leste
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Die internationalen Agrarmärkte sind in
jüngster Zeit von hoher Dynamik und Volatilität der
landwirtschaftlichen Produktion und Preisentwicklung geprägt. Die
Turbulenzen haben die Rolle der Landwirtschaft als eine der
tragenden Säulen innerhalb der internationalen Entwicklungsagenda
betont. Dabei steht der weltweite Agrarsektor vor großen
Herausforderungen. Eine wachsende Weltbevölkerung, neue
Konsumgewohnheiten, die Nachfrage nach Bioenergie und der
Klimawandel werden auch in Zukunft die Welternährung beeinflussen.
In den vergangenen Jahrzehnten konnte die Landwirtschaft
beachtliche Produktionssteigerungen verzeichnen. Diese Entwicklung
führte zu einer Verbesserung der Ernährungssituation und wirksamer
Armutsreduzierung in weiten Teilen der Welt. Der bemerkenswerte
Erfolg wurde vor allem durch die voranschreitende Mechanisierung,
Ausweitung der weltweit verfügbaren Bewässerungsfläche und den
Einsatz von neuen Sorten, Düngemitteln und Pestiziden erreicht.
Diese! r intensive Einsatz von Produktionsmitteln entspricht in
vielen Fällen jedoch nicht der Lebenssituation und den
Möglichkeiten der Kleinbauern in Entwicklungsländern. Die
kleinbäuerliche Landwirtschaft trägt jedoch zu einem erheblichen
Anteil zur weltweiten Agrarproduktion bei. Gleichzeitig sehen sich
aber viele Kleinbauern anhaltender Armut und wachsenden
Umweltproblemen ausgesetzt. Zudem verzeichnen viele Betriebe eine
Verringerung der Produktionssteigerungsraten, welche zunehmend von
Flächendegradierung und dem überhöhten Verbrauch natürlicher
Ressourcen begleitet werden. Neben anderen Agrarprodukten ist der
Anbau von Reis von dieser Entwicklung besonders betroffen. Reis ist
eines der weltweit wichtigsten Grundnahrungsmittel. Im Zuge
wachsender Herausforderungen hängen das Wohlergehen und die
Ernährungssicherheit einer wachsenden Weltbevölkerung zunehmend von
innovativen Strategien in der Landwirtschaft ab. Eine Gruppe von
Innovationen, die sich auf systematische Effizienzsteigerungen
landwirtschaftlicher Anbausysteme bezieht, ist das natürliche
Ressourcenmanagement (NRM). Praktische Ansätze dieser Entwicklung
sind die konservierende Bodenbearbeitung, Agrarforstwirtschaft oder
organische Landwirtschaft, welche in den vergangenen Jahren
erhebliche Aufmerksamkeit erfahren haben. Natürliches
Ressourcenmanagement versucht mittels integrierter Anbausysteme,
agrarwirtschaftliche Produktionssteigerungen durch eine verbesserte
Nutzung agrarökologischer Potentiale zu erreichen. Viele dieser
Praktiken beinhalten verschiedene agronomische Komponenten, die
durch gemeinsame Nutzung häufig Synergien erzeugen. Diese Studie
verwendet daher den Begriff der Systemtechnologien. Es gibt jedoch
eine Vielzahl von Studien die belegen, dass gerade Kleinbauern
Schwierigkeiten haben, diese oftmals sehr komplexen Technologien
nachhaltig anzunehmen. Darüber hinaus sind einige der Wirkungen in
der Literatur hoch umstritten.
Im Reisanbau gilt das sogenannte System der Reis Intensivierung
(SRI) als eine vielversprechende Technologie in der
kleinbäuerlichen Landwirtschaft. SRI verspricht erhebliche
Produktionssteigerungen zu geringen ökonomischen und ökologischen
Kosten. Die Prinzipien dieser neuen Anbausystems basieren auf
modifizierten Anbaupraktiken im Rahmen einer effizienteren
Ressourcennutzung. Bestandteile dieser innovativen Maßnahmen sind
Veränderungen geläufiger Bewässerungspraktiken, Behandlung von
Setzlingen, Verpflanzungstechnik und Feldbewirtschaftung. Heute
findet SRI in vielen Teilen der Welt Anwendung. Es kann allerdings
zunehmend festgestellt werden, dass viele Bauern SRI nur teilweise
annehmen oder sogar wieder verwerfen. Zudem sind die Wirkungen
oftmals kontextabhängig. Jedoch basieren viele Erkenntnisse auf
rein agronomischen Studien, sozioökonomische Analysen sind bisher
nur unzureichend erarbeitet. Dies erscheint vor dem Hintergrund,
dass gerade die Annahme von komplexen Systemtechnologien wie SRI
Auswirkungen auf den Landwirtschaftsbetrieb als Ganzes haben,
unzureichend. Eine Analyse der Möglichkeiten und Herausforderungen
von neuen Technologien in der kleinbäuerlichen Landwirtschaft
erfordert die Berücksichtigung hoher Variabilität der
Ressourcenverfügbarkeit und betriebswirtschaftlichen Optionen in
den landwirtschaftlichen Produktionssystemen. Die folgende Studie
widmet sich dem besagten Forschungsgegenstand und analysiert den
kausalen Zusammenhang zwischen der Adoption von SRI und deren
Wirkung auf die Flächenerträge, Haushaltseinkommen und
Armutssituation von Reisbauern in Timor Leste. Die Ergebnisse
sollen dazu beitragen, die Herausforderungen und Wirkungen von
Systemtechnologien besser verstehen zu können. Erkenntnisse dieser
Art helfen bei der Formulierung zukünftiger Entwicklungsstrategien.
Grundlage der vorliegenden Studie sind Daten einer Auswahl von
Reisbetrieben in Timor Leste. Im timoresischen Reisanbau kommt
neuen Technologien eine besondere Bedeutung zu. Zum einen ist
dieser noch junge und fragile Staat in Bezug auf Einkommen und
Ernährungssicherheit eines der ärmsten Länder Südostasiens. Zum
anderen ist Reis das Hauptgrundnahrungsmittel für weite Teile der
timoresischen Bevölkerung. Die jährliche Produktion kann der
Nachfrage jedoch nicht entsprechen und sieht sich erheblichen
technischen und ökologischen Herausforderungen ausgesetzt. Zu den
Hauptursachen gehören geringe Mechanisierung, saisonale
Wasserknappheit und ein unzureichender Zugang zu neuen
Technologien. Seit 2007 versucht das Second Rural Development
Programme for Timor Leste (RDPII) diesen Herausforderungen durch
die Einführung von SRI zu begegnen. Das Programm wurde unter der
Federführung der Deutschen Internationalen Zusammenarbeit (GIZ) und
dem Timoresischen Landwirtschafts-ministerium (MAF) durchgeführt.
Ziel ist die Erhöhung der Produktivität des timoresischen
Reisanbaus. Von August bis Dezember 2009 wurde im Rahmen der
vorliegenden Studie eine umfangreiche Haushaltsbefragung erhoben.
Dafür wurden 400 Reisanbaubetriebe durch eine stratifizierte
Zufallsstichprobe ausgewählt. Die Stratifizierung basiert auf der
Teilnahme und Nicht-Teilnahme am SRI Trainingsprogramm.
Zusätzlichen wurden detaillierte Felddaten und Bodenproben von 475
Reisfeldern aller befragten Haushalte aufgezeichnet und analysiert.
Als Ausgangslage werden im Rahmen der Studie unterschiedliche
Adoptionsmuster und Unterschiede zwischen SRI und Nicht-SRI Bauern
erarbeitet. Die Analyse zeigt, dass sich die beobachteten
Adoptionsmuster, das heißt die Kombinationen von unterschiedlichen
SRI Komponenten, teilweise erheblich unterscheiden. Viele Landwirte
nehmen die Technologie nur teilweise an. Während einige Komponenten
vermehrt Anwendung finden, werden andere kaum berücksichtigt. Die
höchsten Adoptionsraten verzeichnet die Gruppe der
Trainingsteilnehmer. Jedoch verweist die deskriptive Analyse auch
auf weitere Betriebs- und Haushaltsfaktoren, welche die
Adoptionsentscheidung beeinflussen. Zum Beispiel verzeichnen
größere Reisbauern eine höhere Wahrscheinlichkeit, SRI zu
adoptieren. Diese Ergebnisse deuten auf eine beachtenswerte
Heterogenität zwischen den unterschiedlichen Haushaltstypen hin.
Die erarbeiteten Differenzen werden in der weiteren ökonometrischen
Analyse der Adoptionsentscheidungen und Technologiewirkungen eine
bedeutende Rolle spielen. Für die ökonometrische Analyse der
Adoptionsfaktoren werden unterschiedliche Entscheidungsebenen
identifiziert. Ein zweistufiges Entscheidungsmodell (double-hurdle
model) zeigt, dass Haushaltsfaktoren wie Betriebsgröße,
Arbeitsverfügbarkeit und Trainingsteilnahme die grundsätzliche
Adoptionsentscheidung, aber auch die Anbaufläche der neuen
Technologie bestimmen. Jedoch können Haushaltsvariablen die
Adoption von SRI nur teilweise erklären. Ein weiteres Modell
analysiert die Adoptionsentscheidungen auf Feldebene. Die Analyse
zeigt einen signifikanten Einfluss unterschiedlicher Feldparameter
auf. So bestimmt die Verfügbarkeit eines Bewässerungssystems die
Adoption von SRI auf einem bestimmten Reisfeld, erklärt aber auch
partiell die Anzahl der angenommenen Komponenten.
Allerdings gibt die Untersuchung der Adoptionsentscheidungen nur
geringen Aufschluss darüber, ob die Annahme von SRI überhaupt
wünschenswert ist. Vor diesem Hintergrund betrachtet der dritte
Teil der Studie die Wirkungen von SRI im Bezug auf Erträge,
Haushaltseinkommen und Armut. Die Analyse geht dabei auf die
unterschiedlichen Haushalts- und Feldparameter zwischen SRI und
Nicht-SRI Betrieben ein und kontrolliert unterschiedliche
Technologieeffekte unter Verwendung eines speziellen zweiteiligen
Regressionsmodells (switching regression model). Dabei lässt sich
feststellen, dass SRI vor allem auf Feldern und von Landwirten
angenommen wird, die sonst unterdurchschnittliche Erträge erzielen.
Die Annahme von SRI wird daher durch eine negative Selektion
beeinflusst. Unter Berücksichtigung externer Faktoren und
selektiver Auswahl wird allerdings geschätzt, dass sich die Erträge
auf SRI Feldern gegenüber einer Nicht-Annahme um deutliche 46%
erhöhen. Dies führt zu einer signifikanten, wenn auch geringen
Verbesserung des Haushaltseinkommens. Haushalte ober- und unterhalb
der Armutslinie können somit von SRI gleichermaßen profitieren.
Besonders kleinere und spezialisierte Betriebe verzeichnen die
größten Einkommenszuwächse. Zudem profitieren SRI Betriebe von
niedrigerem Wasserbedarf sowie geringerem Saatgut- und
Pestizideinsatz. Dennoch basieren diese Wirkungen auf lokalen und
kontextbezogenen Faktoren, welche bei unterschiedlichen
Haushaltstypen und Anbauflächen teils sehr unterschiedlich
ausfallen. Dies bedeutet, dass die geschätzten Ertrags- und
Einkommenszuwächse nicht ohne Weiteres von allen Betrieben zu
verwirklichen sind. Gemäß Schätzungen sind auf konventionellen
Feldern weitaus geringere Ertragszuwächse zu erwarten.
Abschließend kann festgestellt werden, dass die Einführung von SRI
zu einer positiven Entwicklung des timoresischen Reissektors
beiträgt. Eine erfolgreiche Adoption der Technologie bereitet den
Weg in Richtung Armutsreduzierung, Ernährungssicherheit und
ländlicher Entwicklung bei gleichzeitiger Berücksichtigung einer
schonenden Nutzung der natürlichen Ressourcen. Jedoch wurden auch
Herausforderungen und Grenzen der Adoption aufgezeigt. Nicht alle
Bauern können ohne Weiteres alle Komponenten auf jedem beliebigen
Feld umsetzen. Das ist eine wichtige Erkenntnis im Hinblick auf die
Rolle von Landwirtschaftsprogrammen. Die vorliegenden Ergebnisse
zeigen, dass erfolgreiche Strategien auf die Bedeutung lokaler und
kontextspezifischer Faktoren eingehen und diese für die nachhaltige
Verbreitung von Systemtechnologien berücksichtigen sollten.
Weiterhin können eine verbesserte ländliche Infrastruktur und
technische Bewässerungssysteme die Adoption erhöhen. Die
Erschließung der Potentiale von Systemtechnologien für Kleinbauern
basiert daher auf der Überwindung der genannten Herausforderungen
durch die Unterstützung landwirtschaftlicher
Entwicklungsprogramme.
Schlagwörter: Landwirtschaftliche Technologien; Technologieannahme; Wirkungsanalyse; System der Reis Intensivierung; Timor Leste