Ecological, social and economic determinants in cocoa production systems in southern Cameroon
Ökologische, soziale und ökonomische bestimmende Faktoren in den Kakaoproduktionssystemen in Südkamerun
by Daghela Hervé Bertin Bisseleua
Date of Examination:2007-11-15
Date of issue:2008-03-07
Advisor:Prof. Dr. Stefan Vidal
Referee:PD Dr. Martin Worbes
Referee:Prof. Dr. Teja Tscharntke
Referee:Prof. Dr. Stefan Vidal
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Size:780.Kb
Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
More diversified and species rich systems relate to functional consequences, which in turn will influence ecosystem processes, reducing outbreaks. This has been shown for landscape management practices and for intercropping systems. However, the role of biodiversity in biological control still remains uncertain. I studied the relationship between biodiversity and biological control of cocoa pests and diseases, the social implications and the associated cost-benefit ratios under different management regimes in 17 traditional cocoa forest gardens (TFGs) in southern Cameroon. I hypothesized that increasing biodiversity, measured as plant and ant species richness, will enhance biological control of the main cocoa pests and diseases and will thus contribute to increase in farmer incomes and sustainability of TFGs. The results of this study aim to understand the ecological, social and economic determinants in cocoa production systems in southern Cameroon. In a survey of 400 cocoa farmers, they described a complex situation ranging from biological, institutional to socio-economic production constraints affecting their cocoa-based livelihoods. The survey also revealed that with rising land values, women have created new access and new rights to land. The floristic surveys showed that land-use management as practiced in traditional cocoa forest gardens in southern Cameroon, following a gradient of intensification from extensive cocoa forest gardens with high floristic diversity to intensive ones, strongly impacts plant diversity, above ground plant biomass and to some extend carbon storage, respectively, with possible negative consequences on biodiversity. Significant differences were found associated with the different managements with regard to species richness and abundance of ants. Ecosystem functioning showed a significant responses to shade cover reductions in TFGs for herbivory. Biotic interactions were studied by looking at the population dynamics of mirid bugs: Salhbergella singularis (SS), the interactions between SS and black pod disease caused by Phytophthora megakarya (BPD), predation by ants and interactions between ants and BPD. Based on my surveys, I have developed and recommend a sequential sampling plan based on counts of mirid bugs. I observed that the interaction between the mirid bugs and black pod disease was found to be mutually exclusive in space and time independent of management regimes. These findings release SS from the popular notion of being a vector of BPD. Our results also support the insurance hypothesis and suggest an important role for ants in controlling pest and disease outbreaks in TFGs. Moreover, I provide evidence for the first time that ants, although generally regarded as beneficial, do contribute to the incidence of black pod disease given a low diversity of ant species on cocoa trees. However, if ant communities become more diverse and niche structure more restricted on these trees, incidences of BPD significantly decrease. My findings result in a set of non-linear relationships between yield and ant species richness in TFGs. I provide a direct measurable assessment of the biodiversity-net income relationships in cocoa. My model describes a concave relationship between biodiversity and profitability and highlights the importance of the Management Index (MI) in certification procedures. Economic incentives are required to prevent further intensification of cacao production systems beyond ecologically acceptable shade cover percentages. Finally, my study identifies potential determinants that researchers and policy makers need to focus their attention to, to facilitate the development of coherent innovations in cocoa production.
Keywords: Biodiversity; Biological control; land-use management; Cacao agroforest; Herbivore; Pathogen; Ecosystem function; Biotic interactions; Economic sustainability
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Vielfältige und artenreiche Systeme sind
durch funktionelle Beziehungen miteinander verknüpft, wodurch
Ökosystemprozesse beeinflusst und Schäden durch Pathogene und
Herbivore verringert werden können. Dies ist für verschiedene
Landschaftsbewirtschaftung und Anbausysteme nachgewiesen worden.
Jedoch bleibt die Rolle der Diversität für biologische
Steuerungsprozesse weiterhin unklar. In meiner Dissertation habe
ich das Verhältnis zwischen Vielfalt und biologischen
Steuerungsprozessen am Beispiel von Kakaoherbivoren und
-krankheiten, sowie die die sozialen Auswirkungen und die
Kosten-Einkommverhältnisse unter verschiedenen
Landbewirtschaftungssystemen in 17 traditionellen Kakaowaldgärten
(TWGs) in Südkamerun untersucht. Ich bin von der Arbeitshypothese
ausgegangen, dass zunehmende Vielfalt (gemessen als Pflanzen- und
Ameisenartenreichtum), die biologische Steuerung der wichtigsten
Herbivoren und Krankheiten verbessert und folglich zu einer Zunahme
der Einkommen der Landwirte und zur Nachhaltigkeit von TWGs
beiträgt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zielen darauf ab, die
ökologischen, sozialen und ökonomisch bestimmenden Faktoren in den
Kakaoproduktionssystemen in Südkamerun zu verstehen.
Durch eine Befragung von 400 Kakaolandwirten wurde deutlich, dass
biologische, institutionelle und sozioökonomische
Produktionseinschränkungen die kakao-basierten Haushalte
beeinflussen. Die Befragung zeigt auch, dass mit steigendem
Grundstückswert Frauen vermehrt Zugang und neue Rechte erlangt
haben. Die Vegetationsaufnahmen haben gezeigt, dass die
Landnutzungssysteme, wie die traditionellen Kakaowaldgärten in
Südkamerun, einem Intensivierungsgradienten unterliegen, welcher
von Kakaowaldgärten mit hoher Pflanzenvielfalt zu intensiven, stark
genutzten Plantagen reicht. Dieser Gradient wirkt sich über die
Biomasse auf den festgelegten Kohlenstoffvorrat beziehungsweise auf
die Vielfalt aus. Signifikante Unterschiede wurden im Zusammenhang
mit den unterschiedlichen Landnutzungssystemen hinsichtlich des
Artenreichtums und der Abundanz von Ameisen gefunden. Die
Verminderung des Beschattungsgrades zeigte zudem signifikante
Auswirkungen auf die Pflanzenfresser. Biologische Interaktionen
wurden zwischen der Miride Salhbergella singularis (SS), der
Krankheit Black Pod disease Phytophthora megakarya (BPD), und
Ameisen untersucht. Auf Grund der Untersuchungen wurde eine
Stichprobenplanung entwickelt und empfohlen, um die Mriden zu
erfassen. Es konnte gezeigt werden, dass die Interaktionen zwischen
den Miriden und BPD gegenseitig räumlich und zeitlich
ausschliessend sind, unabhängig von den Nutzungssystemen. Damit
kann gezeigt werden, dass die Miriden als Vektoren von BPD in Frage
kommen. Unsere Ergebnisse unterstützen die Insurance-Hypothese und
unterstreichen die wichtige R Rolle von Ameisen bei der Steuerung
von Krankheiten in TWGs. Außerdem wird zum ersten Mal gezeigt, dass
Ameisen, die häufig als nützlich angesehen werden, zur Ausdehnung
von BPD beitragen können. Dies trifft insbesondere auf Plantagen
mit niedrigerer Ameisendiversität zu. Nimmt die Vielfalt von
Ameisenpopulation zu und wird die Nischenbreite damit je Ameisenart
an diesen Bäumen verringert, tritt BPD signifikant weniger auf.
Meine Ergebnisse zeigen eine direkte Beziehung zwischen den
Kakao-Erträgen und dem Artenreichtum von Ameisen in TWGs. Auf der
Basis dieser Daten ließ sich eine direkte messbare Beziehung
zwischen Artenvielfalt und Nettoeinkommen in Kakao aufstellen. Das
Model beschreibt ein konkaves Verhältnis zwischen der Vielfalt und
der Rentabilität und unterstreicht die Bedeutung von
Landnutzungsindizes (LI) in Zertifizierungsprozessen. Ökonomische
Anreize werden benötigt, um eine weitere Intensivierung der
Kakaoproduktionssysteme über einen noch annehmbaren ökologischen
Beschattungsgrad hinaus zu vermeiden. Schließlich benennt meine
Untersuchung mögliche bestimmende Faktoren, die von
Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern berücksichtigt werden
sollten, um die Implementierung von Innovationsprozessen in der
Kakaoproduktion zu erleichtern.
Schlagwörter: Viefält; biologische Steuerungsprozesse; Landbewirtschaftungssystemen; kakao; Kakaowaldgärten; Pathogene; Herbivore; Ökosystemprozesse; Biologische Interaktionen; Ökonomische Anreize