Projekt 36088/01

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

Projektträger

Universität Passau Präsident
Innstr. 41
94032 Passau
Telefon: +49 851 509 1000

Zielsetzung

Anlass des Vorhabens
Die intensive Nutzung von Dünger und Pestiziden hat zwar weltweit zu einer vorher noch nie gesehenen Reduzierung der Armut beigetragen, ging aber auch mit einer massiven Schädigung der Böden, des Grundwassers und der Gesundheit von Mensch und Tier 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 nachhaltig 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 setzen, diese Methoden auch zu adoptieren. Bisher werden weltweit allerdings 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, wo der überwiegende Teil der Landwirtschaft auf kleinen, wenig technisierten Höfen stattfindet, die nur über geringe finanzielle Mittel und eine geringe Ausbildung verfügen. Eine in diesem Sinne vielversprechende Technologie sind einfache und kostengünstige Bodentests, die auf künstlicher Intelligenz (KI) basieren und geeignet sind, auf der einen Seite den Einsatz von biologischem Dünger zu optimieren und auf der anderen Seite die Qualität der Böden und des Grundwassers zu verbessern.

Umweltrelevante Ziele des Vorhabens
Ziel des Projektes ist es, im Rahmen einer rigorosen Pilotstudie zu zeigen, dass solche Bodentests mit Hilfe von Trainingsmaßnahmen im ländlichen Raum eingeführt werden können und damit in einer der größten landwirtschaftlich geprägten Volkswirtschaften der Welt einen erheblichen Beitrag zur Verbesserung der Böden, zur Vermeidung von Erosion und zum Schutz des Grundwassers leisten können. Schätzungen zufolge sind aktuell 107 Millionen Hektar Land in Indonesien von Übersäuerung betroffen, verursacht unter anderem durch jahrzehntelange massive Überdüngung mit Dünger auf Ammonium- Basis, zumeist Urea. Dies betrifft insbesondere die Forschungsregion dieses Projektes, die Insel Java mit rund 140 Millionen Einwohnern. Die anhaltende intensive und oft unausgeglichene Nutzung von chemischen Düngern hat zudem die organische Bodensubstanz stark reduziert.

Beabsichtigten Schritte des Vorhabens
Das vorliegende Projekt wird das Potential einfacher, kostengünstiger Bodentests im Rahmen eines großen randomisierten Feldexperiments testen. Am Experiment werden rund 1.200 Landwirte und Landwirtinnen aus 60 Dörfern teilnehmen, um belastbare, kausale Ergebnisse zur Effektivität dieser Technologie unter Realbedingungen zu generieren. Die Ausbildung der Landwirte und Landwirtinnen sowie die technisch-logistische Betreuung wird durch die renommierten und in der Projektregion etablierten NGOs Alliansi Organis Indonesia (AOI) und Tani Organik Merapi (TOM) sichergestellt. Der Ansatz des Forscherteams ist einfach replizierbar und könnte auch in anderen Teilen der Welt, insbesondere in anderen Entwicklungs- und Schwellenländern, als Anreiz dienen, den Einsatz von umweltschädlichem Dünger zu reduzieren bzw. Überdüngung zu bekämpfen, ohne die Produktivität der Höfe zu reduzieren. Damit sind Umweltschutz und Armutsreduzierung gleichzeitig erreichbar. Zielgruppe für die Ergebnisse des Vorhabens sind lokale politische Entscheidungsträger sowie Organisationen der internationalen Zusammenarbeit einschließlich die deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und das Bundesministerium für Wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ).

Arbeitsschritte

Folgende Forschungsfragen sollen adressiert werden:
• Sind Bodentests geeignet, Kleinbauern und Kleinbäuerinnen in der Umstellung auf nachhaltigere Landwirtschaft zu unterstützen?
• Wie können ein Training und Test-Kits gestaltet werden, um Kleinbauern und Kleinbäuerinnen in der Anwendung der Bodentests zu unterstützen?
• Wie hoch sind die Kosten der Bodentests im Vergleich zu ihrem Nutzen; sowohl auf der Seite der Anwendenden als auch auf der Seite der politischen Entscheidungsträger und Trägerinnen?
• Wie hoch ist die Zahlungsbereitschaft der Kleinbauern und Kleinbäuerinnen für einen Bodentest?
• Sind Subventionen solcher Tests ein ökonomisch sinnvolles Instrument?

Um diese Forschungsfragen zu beantworten, wird ein randomisiertes Feldexperiment mit einer umfangreichen quantitativen Datenerhebung kombiniert. Die erste quantitative Datenerhebung sowie die Durchführung der mit Bodentests kombinierten Trainingsmaßnahmen ist für das Jahr 2022 geplant. Die zweite quantitative Datenerhebung ist für das Jahr 2023 geplant. Im Anschluss an die zweite quantitative Datenerhebung werden die Daten analysiert.

Zudem sind qualitative Datenerhebungen und Workshops mit lokalen Stakeholdern in den Jahren 2022 und 2023 geplant. Die qualitative Forschung wird genutzt, um Empfehlungen auszuarbeiten und Erkenntnisse aus der quantitativen Datenerhebung zu ergänzen. So soll etwa auch erforscht werden, über welche Anreizmechanismen Bodentests die Entscheidungen der Kleinbauern und Kleinbäuerinnen beeinflussen. Die Stakeholder-Workshops dienen dazu, das Projekt zu den Bodentests vor Ort vorzustellen, es gemeinsam mit den lokalen politischen Entscheidungsträgern zu diskutieren und Anregungen aus dieser Diskussion im abschließenden Design zu berücksichtigen. Ziel der Workshops ist zudem, unsere Partner als wichtige Ansprechpartner für lokale politische Entscheidungsträger zu etablieren.


Innovative Besonderheiten
Das Besondere unserer Studie ist, dass wir nicht einen laborähnlichen Testversuch anvisieren, der viele sozio-ökonomisch-relevante Parameter - vor allem das Verhalten der Zielgruppe - ignorieren würde, sondern eine große Feldstudie mit rund 1.200 Bauern in ihrer üblichen Arbeitsumgebung durchführen. Die umfangreiche qualitative und quantitative Datenerhebung erlaubt es, die Wirkung der neuen Technologie auf das Anbauverhalten, das Umweltbewusstsein und den Kenntnisstand sowie die Produktivitätsentwicklung und Umweltbelastung umfassend zu untersuchen. Durch das Vorliegen einer Kontrollgruppe können alle Wirkungen kausal untersucht werden, d.h. eindeutig der Intervention zugeordnet werden. Der Ansatz des Forscherteams ist einfach replizierbar und könnte auch in anderen Teilen der Welt, insbesondere in anderen Entwicklungs- und Schwellenländern, als Anreiz dienen, den Einsatz umweltschädlichen Düngers zu reduzieren bzw. Überdüngung zu bekämpfen, ohne die Produktivität der kleinen landwirtschaftlichen Betriebe zu reduzieren.

Übersicht

Fördersumme

243.210,00 €

Förderzeitraum

01.01.2022 - 30.04.2024

Bundesland

Grenzüberschreitend

Schlagwörter

Grenzüberschreitend
Landnutzung
Naturschutz
Ressourcenschonung
Umwelttechnik