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Doctoral Thesis
2016
Land use change, agricultural intensification and low-carbon agricultural practices in Mato Grosso, Brazil
Land use change, agricultural intensification and low-carbon agricultural practices in Mato Grosso, Brazil
Abstract (English)
The process of land use change in Brazil has implications for food security, climate change and socioeconomic development at the local, regional and global levels. Largely driven by agricultural expansion over the past decades, such processes are likely to become even more pronounced in the coming years as Brazil is expected to satisfy a significant share of the global demand for food and energy.
In an effort to prevent further forest clearance and associated greenhouse gases (GHG) emissions, the Brazilian Federal Government has been promoting agricultural intensification through farming practices able to increase crop and livestock productivity while restoring degraded lands. Particular attention has been dedicated to the beef cattle sector in Mato Grosso state, a globally important center of agricultural production in Southern Amazonia, where some of the highest crop productivity levels contrast with pastures of low average stocking rates.
Two agricultural intensification strategies of growing importance in Mato Grosso are pasture to crop conversion (P2C) and integrated crop-livestock-forest systems (IS). While the first is a consequence of cropland expansion on pastures and might continue to happen through expected shifts in the relative profitability of certain commodities, the second entails the adoption of complex management practices and may be conditional on incentives and the existence of a favorable institutional context. Even though the Federal Government has already established policies and programs to promote P2C and IS and relies on both to reduce its total GHG emissions, the level of IS adoption remains low and many aspects of P2C and IS –including the drivers, barriers and impacts associated to their adoption –are poorly understood.
This thesis sheds light on some of these uncertainties, elucidating where, how and why P2C and IS happen. Using a combination of qualitative and quantitative research methods such as surveys, focus groups, remote sensing, spatial econometrics and agent-based modeling, it seeks a better understanding of the interplay between farmers’ characteristics and preferences, supply chain infrastructure, market conditions and institutional factors, as well as how these may constrain or catalyze specific LUC pathways. Based on these findings, it ultimately compares the impacts of P2C and IS and concludes that the latter may offer greater benefits.
The Introduction contextualizes the research questions explored in the subsequent chapters by offering an overview of land use change in Brazil and briefly reviewing the literature on agricultural intensification. The following chapters (2, 3, 4 and 5) form the core of the thesis and correspond to scientific publications developed during the Ph.D. program, all focused on Mato Grosso. Results are analyzed in an integrated manner under Discussion & Conclusion in light of the broader implications of agricultural intensification through P2C and IS, finally leading to policy recommendations.
Chapter 2 quantifies P2C and investigates its drivers, revealing that: i) cattle vs. soy profitability and land prices do not fully explain P2C location; ii) land attributes on which classical agricultural development theories are based, may favour P2C but do not fully explain it; and iii) socioeconomic and institutional constraints are important in controlling pasture conversion, including non-productive sources of utility, producers’ perception of contract enforcement, land markets and P2C-related transaction costs.
Chapters 3, 4 and 5 are dedicated to IS. Chapter 3 reveals the state-of-the-art of IS and how farmers perceive it, showing that: i) IS were concentrated in less than a third of the counties of Mato Grosso state –most of which were crop-livestock systems (iCL); ii) producers usually adopted one of three iCL strategies; and iii) the strategy choice was correlated with the land use transition undergone by each producer. Building on these findings, chapter 4 examines the determinants of wide-scale IS adoption and assesses the importance of household- and county-level variables, revealing that: i) adopters of iCL systems are better educated and have more access to technical assistance than specialized producers; ii) greater similarity exists between counties with iCL systems and soy-dominant vs. pasture-dominant counties; and iii) the presence of soy and pasture in a county is not a predictor of the occurrence of iCL systems. Finally, chapter 5 employs a bio-economic model that assesses how effective credit provision is in supporting the adoption of low-carbon systems –specifically IS and planted forests. The model simulates future land use changes in Mato Grosso under different credit scenarios and suggests that: i) credit has the potential to prompt greater adoption of IS; and ii) changes in the credit conditions (e.g. interest rates, down payment share and capital requirements) influence rates of IS adoption differently.
Most existing studies on land use change in Brazil are limited to the debate between intensification vs. extensification and tend to project the effects of intensification at an aggregate level, overlooking the different drivers and impacts of specific intensification pathways. By exploring the particularities of IS and P2C, this work offers evidence that these are two distinct intensification strategies with widely different impacts – and, thus, should not be treated indistinguishably by policy makers. The merit of this thesis relies not only on its innovative theoretical approach, but also on its multidisciplinary and multi-scale nature. Through the mapping, measurement, description and interpretation of IS and P2C, it provides results able to inform policy making, facilitate the monitoring of existing policies and set the ground for subsequent research.
Abstract (German)
O processo de mudança do uso da terra no Brasil tem implicações para a segurança alimentar, as mudanças climáticas e o desenvolvimento socioeconômico nos níveis local, regional e global. Impulsionado pela expansão agrícola das últimas décadas, tal processo deverá se acentuar nos próximos anos tendo em vista a expectativa de que o Brasil satisfaça uma parte significativa da demanda global por alimentos e energia.
Em um esforço para evitar desmatamento e emissões de gas de efeito estufa (GEE), o Governo Federal tem promovido intensificação agropecuária através de práticas de manejo capazes de aumentar a produtividade e ao mesmo tempo restaurar terras degradadas. Particular atenção tem sido dedicada à pecuária de corte no estado do Mato Grosso (MT), localizado no sul da Amazônia, onde alguns dos mais altos níveis de produtividade agrícola contrastam com pastagens de taxas de lotação médias extremamente baixas.
Duas estratégias de intensificação agrícola de importância crescente no MT são a conversão de pastagem em lavoura (“P2C”) e a integração lavoura-pecuária-floresta (“ILPF”). Enquanto a primeira é consequência da expansão de terras agrícolas em pastagens e deverá continuar em função de mudanças na rentabilidade relativa de determinadas commodities agrícolas, a segunda implica a adoção de práticas de manejo complexas (o que demanda incentivos e condições institucionais favoráveis). Apesar do lançamento de políticas voltadas à promoção de P2C e ILPF e do estabelecimento de metas de redução de GEE estabelecidas pelo governo, a extensão da ILPF no estado permanece baixa. Além disso, os impactos socioeconomicos e ambientais potencialmente associados a P2C e ILPF ainda são pouco compreendidos.
Esta tese procura elucidar algumas dessas incertezas, includindo onde, como e porque P2C e IS acontecem. Combinando métodos de pesquisa qualitativos e quantitativos (e.g. entrevistas, grupos de foco, sensoriamento remoto, econometria espacial e modelagem baseada em agentes), esta tese busca facilitar a compreensão da interação entre as características dos produtores rurais, suas preferências pessoais, infra-estrutura da cadeia produtiva, variações de mercado e condições institucionais. A forma como tais fatores podem catalisar ou inibir mudanças de uso da terra específicas também é objeto de estudo. A comparação entre P2C e ILPF revela que a ILPF oferece maiores benefícios.
A Introdução contextualiza as questões de pesquisa exploradas nos capítulos subsequentes, oferecendo uma visão geral de mudança no uso da terra no Brasil e uma breve revisão da literatura sobre intensificação agropecuária. Os capítulos seguintes (2, 3, 4 e 5) formam o núcleo da tese e correspondem às publicações científicas desenvolvidas durante o programa de Ph.D., todas focadas no MT. Os resultados de cada capítulo são analisados de forma integrada em Discussão & Conclusão, à luz das implicações mais amplas da intensificação agropecuária através de P2C ou ILPF. Recomendações relevantes à formulação de políticas públicas são apresentadas no final.
O Capítulo 2 quantifica P2C e investiga seus determinantes, revelando que: i) rentabilidade de soja e gado sempre explicam a ocorrência de P2C; ii) fatores de decisão em que se baseiam as teorias de desenvolvimento agrícola clássicas muitas vezes favorecem o processo de P2C mas não o explicam totalmente; e iii) condições socioeconômicas e institucionais co-determinam a conversão de pastagens, incluindo outras fontes de utilidade que não rentabilidade, percepção de risco e cumprimento de contratos, funcionamento do mercados de terras, bem como custos de transação associados à P2C.
Os Capítulos 3, 4 e 5 são dedicados à ILPF. O Capítulo 3 revela o estado-da-arte da ILPF e como os agricultores percebem, mostrando que: i) sistems de ILPF concentram-se em menos de um terço dos municípios do MT – a maior parte deles sendo apenas lavoura-pecuária (“ICL”); ii) três estratégias de ICL são mais comuns entre produtores; e iii) a escolha de estratégia é correlacionada com a transição do uso da terra por cada produtor. Com base nestas constatações, o Capítulo 4 analisa os determinantes da adoção de ICL em larga escala e avalia a importância de características individuais e regionais para tal. Conclui-se que: i) o nível de instrução médio e o acesso à assistência técnica são maiores entre produtores com ICL; ii) existe uma maior semelhança entre municípios com ICL e aqueles dominados por soja do que por pasto; e iii) a presença de soja e de pasto em um município não necessariamente prediz a ocorrência de ICL. Finalmente, o Capítulo 5 emprega um modelo bio-econômico para avaliar a influência de crédito sobre a adoção de práticas de baixo carbono - especificamente ILPF e plantio comercial de florestas. O modelo simula mudanças futuras de uso da terra no MT sob diferentes cenários, sugerindo que: i) crédito pode estimular a adoção de ILPF; e ii) mudanças nas condições de crédito (e.g. taxas de juros) são importantes.
A maioria dos estudos sobre a mudança no uso da terra no Brasil é limitada ao debate entre intensificação vs. extensificação e tende a projetar os efeitos da intensificação em nível agregado, ignorando os diferentes impactos que vias de intensificação específicas podem ter. Ao explorar as particularidades da ILPF e da P2C, este trabalho mostra que essas são estratégias de intensificação distintas com impactos igualmente distintos – e que, portanto, não devem ser tratados indistintamente por formuladores de políticas públicas. O mérito desta tese baseia-se não só na sua abordagem teórica inovadora, mas sobretudo na sua natureza multidisciplinar e multiescalar. O mapeamento, a medição, a descrição e a interpretação de ILPF e P2C oferecem informações inéditas, facilitam o acompanhamento das políticas existentes e criam as bases para investigações subsequentes.
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Faculty of Agricultural Sciences
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Institute of Agricultural Sciences in the Tropics (Hans-Ruthenberg-Institute)
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2016-07-06
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English
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Classification (DDC)
630 Agriculture