Economic valuation of of land use change - A case study on rainforest conversion and agroforestry intensification in Central Sulawesi, Indonesia | Die ökomische Bewertung des Landnutzungswandels - Eine Fallstudie über die Umwandlung von Regenwald und die Intensivierung von Agroforstsystemen in Zentral-Sulawesi, Indonesien

Kakao ist ein Cash Crop, der überwiegend in kleinbäuerlichen Agroforstsystemen angebaut wird. Weltweit gesehen hat die Ausweitung des Kakaoanbaus vorwiegend auf ehemaligen Primärwaldflächen stattgefunden, was in hohem Masse zum Verlust von tropischen Regenwäldern beigetragen hat. Tropische Regenwälder stellen zahlreiche Ökosystemdienstleistungen bereit, von denen lokale Landwirte ebenso profitieren wie die internationale Gemeinschaft. Trotzdem werden die Werte dieser Güter und Dienstleistungen selten durch Märkte widergespiegelt und sind daher auch nicht in ökonomische Gesamtrechnungen integriert, wenn Landnutzungsentscheidungen, wie der Umwandlung von Waldflächen in Agrarflächen, bewertet werden sollen. In vielen Kakaoanbauregionen wird der traditionelle Anbau unter gepflanzten oder natürlich vorhandenen Schattenbäumen in zunehmendem Maße durch intensive Plantagensysteme ohne Schattenbäume verdrängt, mit potentiell nachteiligen Folgen für die Agrarökosysteme, vor allem hinsichtlich der Verluste von Biodiversität und Ökosystemfunktionen. Diese Art der Intensivierung ist finanziell attraktiv, aber riskant mit Blick auf die landwirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit. Indonesien ist derzeit der drittgrößte Kakaoproduzent weltweit mit einem anhaltenden Anstieg der Produktion. Zentral-Sulawesi ist eine wichtige Region für den Kakaoanbau in Indonesien. An den Regenwaldrändern um den Lore Lindu Nationalpark (LLNP) in Zentral-Sulawesi ist die Ausweitung des Kakaoanbaus die entscheidende Triebkraft für die regionale Waldumwandlung. Darüber hinaus werden die Agroforstsysteme durch das Fällen von Schattenbäumen zunehmend intensiviert, dadurch wird die Ökosystemdegradierung weiter vorangetrieben. Der beschriebene Landnutzungswechsel erzeugt einen schweren trade-off zwischen dem öffentlichen Nutzen, der vor allem durch regulierende Ökosystemdienstleistungen (Kohlenstoffhaushalt, Wasserhaushalt, Bodenfruchtbarkeit) und Biodiversität entsteht, und dem privaten Nutzen der Waldumwandlung und der intensiven Kakaoproduktion (durch profitable Erträge aus Holzverkauf und Kakaovermarktung). In diesem Dilemma sind Strategien gefragt, die in der Lage sind, so einen ökologisch-ökonomischen Zielkonflikt zu lösen. Zahlungen für Umweltdienstleistungen (Payments for environmental services - PES) werden als viel versprechendes Werkzeug für den effizienten Naturschutz vorgeschlagen. Allerdings erfordern PES Programme umfangreiche Kenntnisse über ihre ökonomischen und ökologischen Auswirkungen, welche gerade für tropischen Regionen weitgehend fehlen. Vor diesem Hintergrund hat diese Studie vier Hauptziele: 1) Die Untersuchung der Struktur und des Managements von Kakao-Agroforstsystemen in Zentral-Sulawesi über einen Intensivierungsgradienten. 2) Die Identifizierung der sozioökonomischen Faktoren, die die Ausbreitung von Kakao-Agroforstflächen bedingen. 3) Die ökonomischen Bewertung der Waldumwandlung und der Intensivierung von Agroforstsystemen 4) Die ex ante Analyse des Potentials von zwei verschiedenen PES Programmen auf die Waldumwandlung und Intensivierung von Kakao-Agroforstsystemen mit Hilfe eines dynamischen Optimierungsmodells auf landwirtschaftlicher Betriebsebene. Empirische Daten zum Management von Kakao-Agroforstsystemen wurden auf 144 Kakaoflächen und in deren zugehörigen kleinbäuerlichen Haushalten erhoben (eine Kakaofläche pro Haushalt, 12 Haushalte pro Dorf, 12 Dörfer in der Umgebung des LLNP). Die gewählten Kakaoflächen bilden den gesamten Intensivierungsgradienten von hohen zu niedrigen Kronenschluss-Werten ab. Die Flächen wurden im Hinblick auf frühere Nutzung und Struktur, inklusive Kakaobaumdichte, Zwischenfrüchte und Schattenbäume beschrieben. Von Januar bis Dezember 2007 wurden die Haushalte unter Vertrag genommen, um über Erträge und verschiedene Ertrags-bestimmende Faktoren auf wöchentlicher Basis Buch zu führen. Zu den erhobenen Parametern zählen Kapital und Arbeitseinsatz im Kakaoflächen-Management, Input (z.B. Dünger, Pestizide) und der Ertrag von getrockneten Kakaobohnen. Auf 48 von den 144 Kakaoflächen wurden umfangreiche Bodenanalysen in einer separaten Studie erhoben (Duwe 2010). Für die Kapitel II und IV wurden die Kakao-Agroforst Daten durch sozioökonomische Betriebs- und Haushaltsdaten aus einer Panel Erhebung (2001, 2004 und 2006) ergänzt (van Edig und Schwarze). Diese Panel-Daten stammen aus einer 13- Dörfer Zufallsstichprobe (Zeller et al. 2002), die sich mit dem Kakao-Agroforst Sample (n=144) in 80 Haushalten überschneidet. Wichtige sozioökonomische Parameter wurden auch für den gesamten Kakao-Agroforst Sample (n=144) erhoben. In Kapitel III und IV wurden ausserdem die Ergebnisse aus zahlreichen ökologische Studien und anderen sozioökonomischen Erhebungen aus der Projektregion genutzt. Die Studie zeigt, dass die Kakaoflächen in der LLNP Region in der Mehrzahl durch die Umwandlung von Naturwaldflächen entstehen, und dass sie zunehmend durch die Entnahme von Schattenbäumen intensiviert werden. Zwischen 2007 und 2008 nahm der Kronenschluss in den Kakaoflächen im Durchschnitt um 20% ab. Die Bodenfruchtbarkeit ist meist ausreichend, aber die Gesamtverfügbarkeit von Phosphor und Staunässe wirken einschränkend auf den Kakaoertrag. Erhebliche Verbesserungen werden hinsichtlich des Managements von Schädlingen und Krankheiten im Kakao, der Bodenverbesserung und der Neubepflanzung benötigt. Die Vermarktung der Kakaobohnen findet vorwiegend über Kleinhändler aus demselben Dorf statt. Die Produzentenpreise ab Hof erreichen etwa 70% des Weltmarktpreises. Der Kakaoertrag ist starken seasonalen Schwankungen ausgesetzt. Die Intensivierung der Agroforstsysteme und die Arbeitsaufwendungen sind positiv korreliert mit den Erträgen. Die strukturelle Intensivierung von Agroforstsystemen (durch Schattenbaumentnahme) ist positiv korreliert mit den Ausgaben für materielle Inputs und mit biophysikalischen Parametern (Niederschlag, Phosphorgehalt im Boden). Die Ausdehnung von Kakaoflächen und die Intensivierung des Kakaoanbaus werden grundsätzlich durch die gleiche Gruppe von Faktoren angetrieben. Beide Prozesse sind nicht armutsgesteuert. In der Tendenz dominieren wohlhabende Haushalte sowohl in der Intensivierung als auch in der Ausweitung der Kakaofläche. Beide Entwicklungen werden von der Verfügbarkeit von Arbeitskraft und der Alterung von Haushalten limitiert. Besonders interessant ist, dass Haushalte von lokalen Migranten in beiden Prozessen eine dominante Rolle spielen. In der Gesamtsicht werden die Ausweitung und die Intensivierung von Kakaoflächen eher von ökonomischen Faktoren beeinflusst, die sich aus einer marktorientierten Haushaltstrategie ergibt (neoklassische Theorie), als durch Triebkräfte einer Subsistenz-basierten Strategie (Impoverishment Theorie). Daher ist ein Land-einsparender Effekt durch die landwirtschaftliche Intensivierung für diesen Fall der Cash-Crop Produktion unplausibel. Vielmehr ist es wahrscheinlicher, dass Intensivierung und Ausbreitung von Kakao Hand in Hand gehen. Wenn Naturwald oder Nutzwald in Agroforstsysteme umgewandelt wird, sind die Änderungen im privaten Grenznutzen, der sich aus der Kakaoproduktion und der Holzernte ergibt, immer positiv. Im Gegensatz dazu weisen die Werte für öffentliche Güter und Dienstleistungen (vor allem regulierende Ökosystemdienstleistugen wie Kohlenstoffspeicherung und vermiedenen Abholzung, Bestäubung und Biodiversitätswerte) Nettoverluste auf, wenn ein Wechsel zu einem jeweils intensiveren Landnutzungssystem stattfindet. Öffentliche Güter und Dienstleistungen bieten nicht genügend Nettonutzen, um die Erträge aus der Umwandlung zu Kakao-Agroforst auszugleichen. Ein Kohlenstoffspeicherungsprojekt zu den aktuellen Kohlenstoffpreisen wäre nicht ausreichend, um die Erträge aus intensiv geführten Kakao-Agroforstflächen aufzuwiegen. Die hohen privaten Erträge die aus der Umwandlung von Wald zu Kakao-Agroforst und die steigende Profitabilität von Kakaosystemen entlang des Intensivierungsgradienten bewirken trade-offs in der Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen, die von Wäldern und extensiven Agroforstsystemen bereitgestellt werden. Ein dynamisches nicht-lineares mathematisches Programmierungsmodell wurde für die landwirtschaftlicher Betriebsebene in der Region entwickelt, um die potentiellen Auswirkungen von zwei verschiedenen PES Programmen ex ante zu untersuchen: Die Einführung einer Preisprämie für Schatten-Kakao (unter Schattenbäumen angebauter Kakao), bestehend aus zwei Komponenten (die eigentliche Preisprämie und eine Vorprämie, welche die Annahme des Programms erleichtern soll), und die Einführung eines Kohlenstoffprojektes, bestehend aus einer Aufforstungskomponente (Agroforst) und einer REDD Komponente (Reducing emissions from deforestation and degradation; verhinderte Abholzung). Die beiden PES Szenarien werden mit einem Baseline Szenario ohne PES Programm verglichen. Das Modell optimiert in erster Linie die Kakaoproduktivität durch die Zuteilung zusätzlicher Arbeitskraft, wohingegen Nassreis und Maisanbau im Modellkontext abnehmen. Die Schattenprämie ist durch die Erhöhung des Gesamtpreises direkt an die Produktivität des Kakaosystems gekoppelt. Dadurch wird die Produktionsstruktur in einem höheren Masse beeinflusst als durch die Kohlenstoffzahlungen, welche als Flächenzahlung nicht direkt produktionsrelevant sind. Die Ausdehnung der Betriebsfläche für den Kakaoanbau (und die damit einhergehende Entwaldung) wird im Modell nur in dem Schattenkakao-Szenario effektiv eingeschränkt. Die Schattenprämie bietet ausserdem einen Anreiz, die Entnahme von Schattenbäumen (gemessen über den Kronenschluss) zu reduzieren, allerdings wird die Prämie im Modell nur von etwa der Hälfe der Haushalte angenommen. Die REDD Komponente innerhalb des Kohlenstoffprojektes ist nicht geeignet, die Entwaldung im Projektgebiet zu vermeiden. Ausserdem ist das REDD Programm im Modellkontext nicht gut auf Landwirten aus ärmeren Schichten ausgerichtet. Haushalte, die REDD adaptieren sind eher diejenigen, die ohnehin nicht zur Entwaldung beitragen, da sie über hinreichend Betriebsfläche verfügen und darüber hinaus Einkommen aus nicht-landwirtschaftlichen Aktivitäten beziehen. In beiden PES Szenarien erhalten Landwirte leicht erhöhte Gesamteinkommen verglichen mit dem Baseline Szenario.

Cocoa is a cash crop which is predominantly cultivated in smallholder agroforestry systems. On a global scale, the expansion of cocoa cultivation area has dominantly taken place in areas of prior primary forests, thereby contributing substantially to the loss of remaining rainforests. Tropical rainforests provide a wide range of ecosystem services benefiting local farmers as well as regional or international communities. However, the values of these services are rarely mirrored by markets and hence not included in economic accounting when these forests are converted into other land uses. In many cocoa producing regions, the traditional cultivation under the canopy of planted or natural shade trees is increasingly switching to full-sun agroforestry systems without shade trees, with potentially detrimental effects for the agroecosystems in terms of biodiversity and ecosystem function loss. This intensification pathway is financially favourable, but risky in terms of agronomical and ecological sustainability. Indonesia is currently the third largest cocoa producer worldwide with a persistent production increase. Central Sulawesi is a major cocoa producing region in Indonesia. At the rainforest margins around Lore Lindu National Park (LLNP) in Central Sulawesi (Indonesia), the expansion of cocoa agroforests is the main driver of regional forest conversion. Moreover, agroforestry systems are increasingly intensified by the extraction of shade trees, thereby causing further environmental degradation. The described land use change provokes severe trade-offs between public benefits arising from ecosystem services provided by forests and sustainable agroforests, and private benefits of forest conversion and intensive cocoa production. This dilemma calls for strategies which are suitable to solve ecological-economic trade-offs of land use change. Payments for environmental services (PES) have been suggested as a promising tool for efficient nature conservation but they require sound knowledge of their economic and ecological implications, which is widely lacking in the tropics. Against this background, this study has four main objectives: 1) To assess the structure and management of cocoa agroforestry systems in Central Sulawesi across an intensification gradient. 2) To determine the socio-economic drivers of cocoa agroforestry expansion and intensification. 3) To conduct an economic valuation of forest conversion and agroforestry intensification. 4) To analyze impacts of PES schemes on forest conversion and agroforestry intensification by applying a dynamic ex-ante modelling approach at farm household level. Empirical data on cocoa agroforestry management were gathered on 144 cocoa plots and the corresponding farming households (one cocoa plot of each of 12 households per village, 12 villages in the vicinity of LLNP). The cocoa agroforestry plots were systematically chosen to represent the entire intensification gradient of high to low canopy closure (CC) values. Plots were characterised in terms of plot history and structure including cocoa tree density, intercrops and shade trees. Farmers were contracted to prepare weekly records on yields and several yield determining factors from January to December 2007. Surveyed parameters include capital and labour used for management activities and input (e.g., fertilizer, pesticides) as well as output in terms of dry cocoa bean yield. For Chapter II and IV, cocoa agroforestry data are complemented by socio-economic farm and household data from panel surveys conducted in 2001, 2004 and 2006 (van Edig and Schwarze). These panel data stem from a 13 village random sample (Zeller et al. 2002), which overlapped with the cocoa agroforestry sample (n=144) in 80 cocoa farming households. However, basic socio-economic characteristics were surveyed for the complete cocoa agroforestry sample. Furthermore, results from various ecological studies and from other socio-economic surveys conducted in the project area were used in Chapter III and IV. This study reveals that cocoa plots in the LLNP region are mostly established by converting natural forest lands, and they are increasingly intensified by the removal of shade trees. Canopy closure decreased by 20% on average between 2007 and 2008. The soil nutrient status is mostly sufficient but total phosphor availability and stagnant soil water conditions limit yields. Substantial improvements are required in terms of pest and disease management, soil amelioration and replanting. Marketing of cocoa beans takes place mostly via small traders from the same village. Farm gate prices account for around 70% of world market prices. Cocoa bean yield varies strongly by season. Agroforestry intensification and labour input are positively correlated with yields. Structural agroforestry intensification is correlated with expenses for material inputs and with biophysical parameters (rainfall and soil phosphor content). Cocoa area expansion and intensification are basically affected by the same set of driving factors. Both processes are not poverty driven. In tendency, better-off households dominate both, the intensification pathway and the extension of cocoa area. Both developments are constrained by labour availability and aging households. Most significantly, migrant households are triggering both, the intensification and the expansion of cocoa agroforests. In summary, expansion and intensification of cocoa agroforests is rather driven by economic factors indicating a commodity and market oriented livelihood strategy which is likely to cause further cocoa area expansion (neoclassical theory) than a subsistence based strategy (impoverishment theory). Hence, a land-sparing effect of agricultural intensification is implausible for this case of cash crop production. Rather, cocoa intensification and area extension are likely to go hand in hand. When natural forests or production forest are converted into agroforestry systems, marginal changes in private net benefits from cocoa production and timber harvest are always positive. In contrast, values for public goods and services, including carbon sequestration and avoided emission, pollination services as well as biodiversity values show net losses when switching to a more intensive land use in all cases. Public goods and services do not provide sufficient net benefits to offset returns from conversion to cocoa agroforests. A carbon sequestration project at current carbon prices is not sufficient to offset returns from intensively managed cocoa agroforests. The high private returns resulting from forest conversion to cocoa agroforests and the increasing profitability of cocoa agroforests along the intensification gradient raises trade-offs in the provision of ecosystem services provided by forests and extensive agroforestry systems. A dynamic non-linear mathematical programming model was developed at farm household level in order to asses the impacts of two PES schemes: The introduction of a price premium for shade-grown cocoa, including a main shade premium and a pre-premium component, and the introduction of a carbon project, including an afforestation (agroforestry) and a REDD (Reducing emissions from deforestation and degradation) component. The two PES scenarios are compared to a baseline scenario without PES. The model basically optimizes cocoa productivity by allocating additional family labour to this cash crop, whereas wet rice and maize cultivation decrease in the model. The shade premium is directly related to the productivity of the cocoa system by increasing its output price, thereby affecting overall production structure to a larger extent than carbon credits, which are rather dedicated to the whole cocoa system as a per hectare payment. The rate of farm area extension by deforestation is effectively reduced only in the shade premium scenario. The shade premium also provides a good incentive to stabilize canopy openness, but it is adopted only by about half of the households. Adoption and income from the shade premium is positively correlated with larger wet rice area and local ethnicity. The REDD component within the carbon project is not suitable to prevent deforestation in the project area. The current REDD scheme is also not well targeted when the aim is to benefit the relatively poor farmers. Households adopting REDD are likely to be those who would not convert forests anyway because they have sufficient farm area and off-farm income sources. In both PES scenarios, farmers receive slightly increased total farm revenues when compared to the baseline scenario.