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Adoption and impacts of system technologies in smallholder agriculture - the system of rice intensification in Timor Leste

dc.contributor.advisorQaim, Matin Prof. Dr.de
dc.contributor.authorNoltze, Martinde
dc.date.accessioned2012-09-06T15:09:53Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T10:19:30Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:21Zde
dc.date.issued2012-09-06de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-EF44-5de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1956
dc.description.abstractDie 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.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleAdoption and impacts of system technologies in smallholder agriculture - the system of rice intensification in Timor Lestede
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedAnnahme und Wirkungen von Systemtechnologien in der kleinbäuerlichen Landwirtschaft - das System der Reis Intensivierung in Timor Lestede
dc.contributor.refereeQaim, Matin Prof. Dr.de
dc.date.examination2012-05-24de
dc.subject.dnb630 Landwirtschaftde
dc.subject.dnbVeterinärmedizinde
dc.subject.gokYEU 020de
dc.subject.gokLCB 419de
dc.description.abstractengThe 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.de
dc.contributor.coRefereeWollni, Meike Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeBrümmer, Bernhard Prof. Dr.de
dc.subject.topicAgricultural Sciencesde
dc.subject.gerLandwirtschaftliche Technologiende
dc.subject.gerTechnologieannahmede
dc.subject.gerWirkungsanalysede
dc.subject.gerSystem der Reis Intensivierungde
dc.subject.gerTimor Lestede
dc.subject.engAgricultural technologiesde
dc.subject.engtechnology adoptionde
dc.subject.engimpact assessmentde
dc.subject.engSystem of Rice Intensificationde
dc.subject.engTimor Lestede
dc.subject.bk83.66de
dc.subject.bk48.16de
dc.subject.bk48.30de
dc.subject.bk83.46de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3680-6de
dc.identifier.purlwebdoc-3680de
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.identifier.ppn733743080de


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