Projekt 36088/01

Großflächiger Pilottest von kostengünstigen, KI-basierten Bodentests zur Förderung nachhaltiger Anbaumethoden in kleinbäuerlichen Betrieben in Indonesien

Projektdurchführung

Zielsetzung

Die intensive Nutzung von Dünger und Pestiziden hat zwar weltweit zu einer vorher noch nie gesehenen Reduzierung von Armut beigetragen, ging aber auch mit einer massiven Schädigung der Böden, des Grundwassers und der Biodiversität einher. Weltweit sind etwa ein Drittel aller Böden moderat bis stark beschädigt und nicht mehr resilient gegenüber dem zunehmenden Klimawandel.
Die Wissenschaft hat mittlerweile Anbaumethoden entwickelt, die nachhaltiger sind und trotzdem hohe Erträge versprechen. Letzteres ist wichtig, um die Erfolge der Armutsminderung nicht zu verspielen und um notwendige Anreize für die Landwirte und Landwirtinnen zu schaffen, diese Methoden auch zu übernehmen. Bisher werden weltweit jedoch nur ein Bruchteil der landwirtschaftlichen Flächen nachhaltig und unter Berücksichtigung der langfristigen Bodengesundheit bewirtschaftet. Deshalb bedarf es neben einem gesteigerten Umweltbewusstsein auch des Einsatzes moderner Technologien. Die Technologien müssen so angepasst sein, dass sie auch in Entwicklungs- und Schwellenländern zum Einsatz kommen können. Eine in diesem Sinne vielversprechende Technologie sind einfache und kostengünstige Bodentests, die geeignet sind, auf der einen Seite den Einsatz von Düngemitteln zu optimieren und auf der anderen Seite die Qualität der Böden und des Grundwassers zu verbessern.
Dieses Projekt führte eine groß angelegte Pilotstudie in Indonesien durch, um die Wirksamkeit von Schulungen zum nachhaltigen Nährstoffmanagement in Kombination mit individuellen Bodentests zu bewerten. Das Projekt untersuchte zudem die Bereitschaft der kleinbäuerlichen Betriebe, zu den Kosten der Bodentests beizutragen.

Arbeitsschritte

Dieses Projekt wurde in zwei Projektteile gegliedert. Der erste Projektteil adressierte folgende Forschungsfragen:

o Kann eine Schulung zu nachhaltigem Bodenmanagement kleinbäuerliche Betriebe zu Änderungen ihrer tatsächlichen Anbaupraktiken motivieren?
o Können individuelle Bodentests die Wirkung solcher Schulungen erhöhen und den Übergang zu nachhaltigeren landwirtschaftlichen Praktiken erleichtern?

Um diese Forschungsfragen zu beantworten, haben wir ein groß angelegtes Feldexperiment mit einer umfangreichen quantitativen Datenerhebung kombiniert, um robuste, kausale Evidenz zu liefern. Insgesamt wurden 1.104 Haushalte befragt, jeweils einmal im Jahr 2022 und einmal im Jahr 2023. Von diesen 1.104 Haushalten, wurden 736 zufällig ausgewählt an einer Schulung zu nachhaltigem Boden- und Nährstoff-Management teilzunehmen. Diese Schulungen beinhalteten auch die Bodentests sowie den Zugang zu einer digitalen Plattform mit Informationen und Schulungsvideos zu nachhaltiger Landwirtschaft. Im Anschluss an die zweite quantitative Datenerhebung wurden die Daten aufbereitet und analysiert.

Der zweite Projektteil adressierte folgende Forschungsfragen:

o Wie hoch ist die Zahlungsbereitschaft der Kleinbauern und Kleinbäuerinnen für einen Bodentest?
o Sind Subventionen ein sinnvolles Instrument und wie kann die Adoption von Bodentests in der Breite erreicht werden?

Um dies herauszufinden, führten wir ein anreizkompatibles Zahlungsbereitschaftsexperiment mit 600 Teilnehmenden durch. Das Experiment wurde 2023 durchgeführt und mit zwei Datenerhebungen kombiniert: Die erste Datenerhebung fand direkt nach dem Experiment statt, die zweite im Jahr 2024. In unserem Experiment verglichen wir zwei Möglichkeiten, wie die Bodentests von Ministerien und anderen Stakeholdern verbreitet werden könnten: (1) Die Tests werden als Dienstleistung durchgeführt, und (2) Bauernverbände erhalten Schulungen und komplette Bodentest-Kits für Selbsttests. Im Zuge des Experiments, führten unsere Partner die Bodentests mit mehreren hundert kleinbäuerlichen Betrieben durch. Im Anschluss an die quantitative Datenerhebung wurden die Daten aufbereitet und analysiert.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass die Schulung die Anwendung von synthetischem Stickstoffdünger durch die kleinbäuerlichen Betriebe signifikant reduzierte und den Einsatz von landwirtschaftlichem Kalk erhöhte. Dieser Effekt wurde durch die Bodentests verstärkt. Zudem steigerte die Schulung die Nutzung von Blattfarbtafeln; ein Hilfsmittel, um den Stickstoffgehalt von Pflanzen visuell zu prüfen. Während nur wenige kleinbäuerliche Betriebe die Bodentests nach der Schulung eigenständig durchführten, experimentierten viele mit den in der Schulung vorgestellten Blattfarbtafeln.

Unser Zahlungsbereitschaftsexperiment zeigt, dass kleinbäuerliche Betriebe bereit sind, zu den Kosten für Bodentests beizutragen. Dennoch reicht die Zahlungsbereitschaft nicht aus, um die vollen Kosten zu decken. Subventionen können durch potenziellen Umweltvorteile gerechtfertigt werden, die sich aus der Vermeidung von Überdüngung ergeben. Die Bereitstellung könnte in bestehende landwirtschaftliche Beratungsangebote integriert werden. Wir haben zwei Methoden getestet, wie Bodentests eingeführt werden können: als Dienstleistung für Einzelpersonen und über die Bereitstellung von Bodentest Kits und entsprechendem Training für größere Gruppen. Bei niedrigen Subventionen ist die Bereitstellung als Dienstleistung am effektivsten. Bei höheren Subventionen ist die Bereitstellung kompletter Bodentest Kits und Schulungen effektiver. Die Bereitstellung in einer Gruppe könnte die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass Bodentests in Gruppenaktivitäten integriert werden und die Akzeptanz nachhaltig erhöhen.

Dieses Projekt liefert kausale Ergebnisse mit hoher Relevanz für landwirtschaftliche Ministerien und andere Stakeholder, die daran interessiert sind, die Bodengesundheit zu verbessern und kleinbäuerliche Betriebe auf ihrem Weg zu nachhaltigeren Anbaumethoden zu unterstützen. Die Ergebnisse sind nicht nur für Indonesien, sondern auch für vergleichbare Kontexte relevant, insbesondere Länder, die ebenfalls die „grüne Revolution“ erlebt haben. Insgesamt erhielten in diesem Projekt mehr als 600 Betriebe Schulungen und Bodentests. Neben den Forschungsergebnissen trug das Projekt durch die Reduzierung der Anwendung von Stickstoffdünger bei den teilnehmenden Betrieben zu einer konkreten Umweltentlastung bei. Zudem wurden mit unseren Partnern sehr erfolgreich örtliche Kapazitäten aufgebaut, welche nun den lokalen Ministerien und anderen Stakeholdern für eine nachhaltige Transformation zur Verfügung stehen.

Öffentlichkeitsarbeit

Projekt-Workshops
Wir haben im Rahmen dieses Projekts drei Workshops durchgeführt, um die Zusammenarbeit mit politischen Entscheidungstragenden und relevanten Interessengruppen zu fördern. Der erste Workshop fand 2022 statt, bevor die Feldforschung begann. Zwei weitere Workshops (einer auf lokaler und einer auf nationaler Ebene) wurden 2024 durchgeführt, um die Ergebnisse zu diskutieren und zu verbreiten.

Weitere Präsentationen
Das Projekt wurde zusätzlich auf zwei weiteren von uns organisierten akademischen Workshops präsentiert und diskutiert: einem in Passau im Jahr 2022 und einem weiteren in Yogyakarta im Jahr 2024. Zudem haben wir unsere Forschung auch auf Workshops und Konferenzen anderer Institutionen vorgestellt, darunter das RWI in Essen, die TU München, das GIGA in Hamburg und die Jahrestagung des Vereins für Socialpolitik.

Publikationen
Im Zusammenhang mit den Workshops haben wir eine Reihe von Policy Briefs sowohl auf Englisch als auch auf Indonesisch veröffentlicht. Nach Projektende arbeitet das Projektteam weiterhin an wissenschaftlichen Publikationen der Projektergebnisse, die in internationalen, Fachzeitschriften mit Peer-Review veröffentlich werden.

Fazit

Landwirtschaftliche Flächen, insbesondere auch in Entwicklungs- und Schwellenländern, müssen mit einem zunehmenden Fokus auf langfristige Bodengesundheit bewirtschaftet werden. Die Ergebnisse dieser großen Pilotstudie zeigen, dass Schulungen zu nachhaltigem Nährstoffmanagement und individuelle Bodentests kleinbäuerliche Betriebe unterstützen können, ihre Böden nachhaltiger zu bewirtschaften. Die Projektergebnisse zeigen zudem, dass Kleinbauern und Kleinbäuerinnen bereit sind, einen Teil der Kosten für die Bodentests zu tragen. Das randomisierte Feldexperiment, kombiniert mit einer umfangreichen quantitativen Datenerhebung, qualitativen Interviews sowie einem Zahlungsbereitschafts-Experiment, hat sich als geeignete Methodik erwiesen, um die Forschungsfragen umfassend zu beantworten. Die Projektergebnisse unterstützen vor allem die lokalen Fachbehörden, politische Entscheidungstragende sowie nationale und internationale Nichtregierungsorganisationen bei der Entwicklung geeigneter Maßnahmen, um die Verbreitung von Bodentests zu erhöhen und kleinbäuerliche Betriebe auf ihrem Weg zu einer nachhaltigeren Landwirtschaft zu unterstützen.