Essays on Antibiotic Awareness and Antibiotic Use among Farmers in East China

by Jiazhu Wei
Doctoral thesis
Date of Examination:2023-06-16
Date of issue:2024-06-10
Advisor:Prof. Dr. Meike Wollni
Referee:Prof. Dr. Stephan von Cramon-Taubadel
Referee:Prof. Dr. Achim Spiller
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10506

 

 

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Abstract

English

Antimicrobial resistance (AMR) is among the top 10 threats to global health and imposes substantial economic burdens (WHO, 2012; O’Neill et al., 2016). Antimicrobials used in food animals, exceeding the amount used in human medicine, significantly contribute to the escalation of AMR worldwide (Van Boeckel et al., 2019). Antibiotics are the most commonly used class of antimicrobials in the animal husbandry industry (Page et al., 2012). Understanding the factors influencing farmers’ antibiotic awareness and antibiotic use is crucial for reducing antibiotic consumption in food-animal production (Lhermie et al., 2017). This dissertation focuses on Jiangsu Province, China, a region with a high level of AMR and severe antibiotic pollution from animal farms. Based on primary data from around 800 chicken farmers in Jiangsu, China, three essays of this dissertation aim to investigate the factors influencing farmers’ antibiotic awareness and antibiotic use and explore how to motivate farmers to reduce antibiotic use. The first essay investigates the effects of social networks and other information sources on farmers’ antibiotic awareness. Multivariate probit models are applied to estimate farmers’ awareness and denial in three dimensions: antibiotic resistance, health hazards, and environmental hazards of antibiotic overuse. Results show that farmers’ awareness and denial positively correlate with the corresponding awareness and denial in their social networks. Smartphone usage (browsing online news and using social media) represents a relevant information source and shows ambiguous effects, correlating with awareness and denial in different dimensions. Information from veterinary agents is favorable for farmers’ higher awareness of the hazards. The second essay examines how veterinary agents and neighboring farmers influence farmers’ antibiotic use. Ordinary Least Squares (OLS) models are applied to estimate the effects of agents and neighbors on farmers’ antibiotic use (measured as their expenditures on antibiotics for chicken farming), with control for farmer and production characteristics. The results show that both agents’ and neighbors’ awareness of the hazards of antibiotic overuse negatively correlate with farmers’ antibiotic use. While agents exert influence through field visits and drug prescription, neighbors’ influence is primarily through posing a social norm on the farmers. In addition, the results show positive clustering of antibiotic use among farmers and their neighbors with controlling for disease pressure in the neighborhood. This essay highlights the importance of both agents and neighbors as leverage points for reducing antibiotic use among farmers in China. The third essay explores the incentives for reducing farmers’ antibiotic use through subsidy and social norm approaches. It is based on a randomized controlled trial implemented from 2019 to 2020, comprising two treatment arms: a subsidy treatment for alternatives to antibiotics (i.e., probiotics and acidifiers), and a social norm treatment exposing farmers to relevant information about role models. Analysis of Covariance (ANCOVA) and Difference-in-Difference (DiD) methods are applied to estimate the treatment (intention- to-treat) effects on farmers’ antibiotic use, adoption of alternatives, and sanitation practices. Results show that farmers’ adoption of alternatives and certain aspects of sanitation practices improved in response to both treatments. However, the extent of adoption and the changes in sanitation practices were insufficient, leading to limited treatment effects on the reduction of farmers’ antibiotic use. This essay suggests that a social norm intervention alone can enhance farmers’ adoption of alternatives and some sanitation practices. Meanwhile, a combination of a small financial incentive with a social norm intervention shows potential in encouraging the adoption of antibiotic alternatives among farmers. Nevertheless, insufficient changes in alternative adoption and sanitation cannot result in significant reduction of antibiotic use. This dissertation provides important insights into understanding the factors influencing farmers’ antibiotic awareness and antibiotic use, as well as potential approaches to encourage farmers to reduce their antibiotic use. Findings from this dissertation suggest that existing information channels among farmers should be utilized for spreading relevant antibiotic information and raising farmers’ antibiotic awareness. The roles of agents and neighbors complement each other in influencing farmers’ antibiotic use and, therefore, should be leveraged in policy interventions to reduce antibiotic use. Subsidy and social norm approaches are promising to motivate farmers to adopt antibiotic alternatives and strengthen sanitation, which can pave the way for subsequent reductions in antibiotic use. The dissertation calls for multifaceted approaches to improve farmers’ antibiotic awareness and reduce antibiotic use for global combat against AMR.
Keywords: Antimicrobial resistance; Chinese farmers; Antibiotic awareness; Information sources; Social networks; Antibiotic use; Agents’ influence; Neighbors’ influence; Adoption of antibiotic alternatives; Subsidy; Social norm

German

Die antimikrobielle Resistenz (AMR) gehört zu den zehn größten Bedrohungen für die globale Gesundheit und verursacht erhebliche wirtschaftliche Belastungen (WHO, 2012; O'Neill et al., 2016). Antimikrobielle Mittel, die in der Tierhaltung verwendet werden, übersteigen die Menge, die in der Humanmedizin verwendet wird, und tragen wesentlich zur Eskalation der AMR weltweit bei (Van Boeckel et al., 2019). Antibiotika sind die am häufigsten verwendete Klasse von antimikrobiellen Mitteln in der Tierhaltung (Page et al., 2012). Das Verständnis der Faktoren, die das Bewusstsein der Landwirte für Antibiotika und deren Verwendung beeinflussen, ist entscheidend für die Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs in der Lebensmittelproduktion (Lhermie et al., 2017). Diese Dissertation konzentriert sich auf die Provinz Jiangsu in China, eine Region mit einem hohen AMR-Niveau und schwerer Antibiotikaverschmutzung durch Tierhaltungsbetriebe. Basierend auf Primärdaten von etwa 800 Hühnerhaltern in Jiangsu, China, zielen die drei Essays dieser Dissertation darauf ab, die Faktoren zu untersuchen, die das Bewusstsein der Landwirte für Antibiotika und deren Verwendung beeinflussen, und zu erforschen, wie Landwirte zur Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs motiviert werden können. Der erste Essay untersucht die Auswirkungen von sozialen Netzwerken und anderen Informationsquellen auf das Bewusstsein der Landwirte für Antibiotika. Multivariate Probit-Modelle werden angewendet, um das Bewusstsein und die Verleugnung der Landwirte in drei Dimensionen zu schätzen: Antibiotikaresistenz, Gesundheitsgefahren und Umweltgefahren durch übermäßigen Antibiotikaverbrauch. Die Ergebnisse zeigen, dass das Bewusstsein und die Verleugnung der Landwirte positiv mit dem entsprechenden Bewusstsein und der Verleugnung in ihren sozialen Netzwerken korrelieren. Die Nutzung von Smartphones (Online-Nachrichten lesen und soziale Medien nutzen) stellt eine relevante Informationsquelle dar und zeigt uneindeutige Effekte, die in verschiedenen Dimensionen mit Bewusstsein und Verleugnung korrelieren. Informationen von Tierärzten tragen dazu bei, dass sich die Landwirte der Gefahren stärker bewusst werden. Der zweite Essay untersucht, wie Tierärzte und benachbarte Landwirte den Antibiotikaverbrauch der Landwirte beeinflussen. Ordinary Least Squares (OLS)-Modelle werden angewendet, um die Auswirkungen von Tierärzten und Nachbarn auf den Antibiotikaverbrauch der Landwirte (gemessen an ihren Ausgaben für Antibiotika in der Hühnerhaltung) unter Kontrolle der Merkmale der Landwirte und der Produktion zu schätzen. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl das Bewusstsein der Tierärzte als auch das der Nachbarn über die Gefahren des übermäßigen Antibiotikaverbrauchs negativ mit dem Antibiotikaverbrauch der Landwirte korrelieren. Während Tierärzte durch Feldbesuche und Arzneimittelverschreibungen Einfluss ausüben, erfolgt der Einfluss der Nachbarn hauptsächlich durch die Schaffung einer sozialen Norm für die Landwirte. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse eine positive Clusterbildung des Antibiotikaverbrauchs unter Landwirten und ihren Nachbarn unter Kontrolle des Krankheitsdrucks in der Nachbarschaft. Dieser Essay hebt die Bedeutung sowohl der Tierärzte als auch der Nachbarn als Hebelpunkte zur Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs unter Landwirten in China hervor. Der dritte Essay untersucht die Anreize zur Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs der Landwirte durch Subventions- und soziale Normansätze. Er basiert auf einem randomisierten kontrollierten Versuch, der von 2019 bis 2020 durchgeführt wurde und zwei Behandlungsarme umfasst: eine Subventionsbehandlung für Alternativen zu Antibiotika (d.h. Probiotika und Säuerungsmittel) und eine Behandlung der sozialen Norm, bei der den Landwirten relevante Informationen über Rollenvorbilder vermittelt werden. Analyse der Kovarianz (ANCOVA) und Differenz-in-Differenz (DiD)-Methoden werden angewendet, um die Behandlungseffekte (Intention-to-Treat) auf den Antibiotikaverbrauch der Landwirte, die Einführung von Alternativen und Hygienemaßnahmen zu schätzen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einführung von Alternativen und bestimmten Aspekten der Hygienemaßnahmen der Landwirte als Reaktion auf beide Behandlungen verbessert wurde. Allerdings waren das Ausmaß der Einführung und die Veränderungen der Hygienemaßnahmen unzureichend, was zu begrenzten Behandlungseffekten auf die Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs der Landwirte führte. Dieser Essay legt nahe, dass eine Intervention durch soziale Normen allein die Einführung von Alternativen und einige Hygienemaßnahmen der Landwirte verbessern kann. Gleichzeitig zeigt eine Kombination aus einem kleinen finanziellen Anreiz und einer Intervention durch soziale Normen Potenzial, die Einführung von Antibiotika-Alternativen unter Landwirten zu fördern. Dennoch können unzureichende Veränderungen bei der Einführung von Alternativen und der Hygiene nicht zu einer signifikanten Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs führen. Diese Dissertation liefert wichtige Einblicke in das Verständnis der Faktoren, die das Bewusstsein der Landwirte für Antibiotika und deren Verwendung beeinflussen, sowie in mögliche Ansätze, um Landwirte zur Reduzierung ihres Antibiotikaverbrauchs zu motivieren. Die Ergebnisse dieser Dissertation deuten darauf hin, dass bestehende Informationskanäle unter Landwirten genutzt werden sollten, um relevante Antibiotika-Informationen zu verbreiten und das Bewusstsein der Landwirte zu erhöhen. Die Rollen von Tierärzten und Nachbarn ergänzen sich gegenseitig bei der Beeinflussung des Antibiotikaverbrauchs der Landwirte und sollten daher in politischen Interventionen zur Reduzierung des Antibiotikaverbrauchs genutzt werden. Subventions- und soziale Normansätze sind vielversprechend, um Landwirte zur Einführung von Antibiotika-Alternativen und zur Verbesserung der Hygiene zu motivieren, was den Weg für nachfolgende Reduzierungen des Antibiotikaverbrauchs ebnen kann. Die Dissertation fordert multifaktorielle Ansätze, um das Bewusstsein der Landwirte für Antibiotika zu verbessern und den Antibiotikaverbrauch im globalen Kampf gegen AMR zu reduzieren.
 
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