Agrofuels, large-scale agricultural production, and rural development : the case of Jatropha in Madagascar

Agrofuel production in marginal areas can contribute directly to creating employment and improving local livelihoods. Indirectly, through increasing household purchasing power and relaxing financial constraints of smallholder farmers, it can contribute to greater food production and/or food consumption and rural development. These benefits depend, however, largely on the feedstock crop and its processing, land and labour requirements, the business model, value chains and institutional frameworks. Jatropha, a feedstock crop with more benefits than first-generation energy crops like maize, experienced a spike in popularity in the early 2000s due to its value in the biofuel markets of industrialized countries. The majority of plantations and outgrower schemes could not survive what followed: disappointing yields, pests and disease, low oil prices, the 2007/2008 food price crisis, negative narratives, and inadequate funding for further research activities. Despite these challenges, large-scale land investments and new Jatropha projects continue to be undertaken. Madagascar is a country characterized by severely eroded and degraded pasturelands, low agricultural productivity, high vulnerability to climatic shocks, and overwhelming poverty and food insecurity rates. It is hypothesized that the use of marginal lands for labour-intensive agrofuel feedstock cultivation, in otherwise neglected areas, through both public and private investment, will have positive impacts through the provision of wage work in large-scale plantation schemes. Although a number of studies have investigated the rural livelihood impacts of participation in Jatropha cultivation, there is little evidence that quantifies the long-term and indirect effects on smallholder food production and household food security. Against this background, large-scale Jatropha cultivation lends itself well to studying the complex interplay between feedstock and food production, as well as the potential for agricultural and rural development. Such analysis would provide useful insights and implications for cost-effective rural development policies to target poor farmers in remote areas. Drawing on a conceptual framework that highlights the role of smallholder farmers livelihood strategies like off-farm employment and agricultural intensification, and livelihood outcomes like food security, this thesis explores the contribution of large-scale agrofuel feedstock cultivation on marginal land. Three important outcomes, namely household food security, information and innovation spillover effects, and agricultural input use, are studied empirically in three articles, using a comprehensive household panel data set. The data was collected in six survey rounds between 2008 and 2014, in three villages near a large-scale Jatropha project in the Haute Matsiatra region, located in Madagascars Southern Highlands. The first article examines the relationship between wage work for a Jatropha project and household food security. Jatropha cultivation on marginal land is labour intensive and does not compete with food production. Therefore, incomes earned can contribute to increased food security directly as well as indirectly through increased or diversified food production. Using five rounds of household panel data, results show that labour demand from the plantation declined substantially after the build-up phase and Jatropha incomes were mostly used for food and other necessities. Fixed effects models show that Jatropha work contributed significantly to an improved dietary diversity. Despite the possibility to earn income during the lean season, Jatropha work did not lead to a reduction in the more subjective lack of food and led to reduced rice stocks. Both food production and consumption were highly influenced by drought shocks and locust plagues, indicating that complementing income creation strategies with agricultural development strategies might have further positive effects on food security. To shed light on the impact pathway from Jatropha work to agricultural production, the second article explores information dissemination through social networks and through Jatropha workers who are more exposed to modern technologies than control households. In addition to institutional factors, a lack of knowledge and limited extension services for improved agricultural technologies are considered barriers to information dissemination. Using two rounds of the dataset, which contains rich information on social capital and networks as well as knowledge and innovations, determinants of production-relevant knowledge like extension services, credit and marketing opportunities are estimated. Accounting for potential endogeneity with lagged and instrumental variables, the relevance of this knowledge to the adoption of innovations and the cultivation of a formerly taboo legume, as an example of diversification, is tested. The results indicate limited access to information, little knowledge on investment and marketing opportunities, and low adoption of innovations. Knowledge is relevant for both innovation performance and the cultivation of the Bambara groundnut, highlighting the need to increase and improve public extension services and information dissemination in rural Madagascar. Adoption is not only encouraged by knowledge, but also directly motivated through informal social networks. Bambara groundnut spillovers from the biofuel project can be observed, relaxing some of the constraints farmers face concerning access to information, social learning, and cultural norms. The third article explores one specific hypothesized spillover: access to and use of agricultural inputs. Given the very low use of improved inputs in rural areas in Madagascar, this study explores whether improved seed and seed information distributed to farmers encourages farmers to cultivate the seed. The analysis is based on household data gathered between 2012 and 2014 from 390 households in three villages. To investigate the adoption of improved seed, as well as the diffusion of information regarding improved seed, a randomized control trial was applied in 2013. Half of the 390 households were randomly assigned to receive the improved lima bean seed (Phaseolus lunatus), which is specifically bred for dry regions. Of the seed-receiving households, half were randomly assigned to receive information on how to store, plant, and cultivate the improved seed, as the variety was unfamiliar in the region. The control group and the two treatment groups are compared with respect to baseline characteristics, bean cultivation, information exchange with other farmers, legume consumption, and willingness to pay (WTP) for improved bean seed. To account for non-compliance, contamination, and spillover effects, local average treatment effects (LATE) are estimated. Of the seed-receiving households, 54% cultivated the seed, reaping an average yield of 6.3 kg for each kilogram of seed obtained. Seed information did not lead to higher yields. A small significant positive impact of seed distribution on legume consumption is found. WTP is 171% of the local market price for bean seed; provision of free seeds and information did not result in a higher WTP. Based on these findings, this thesis contributes empirical evidence that large-scale agrofuel feedstock production on marginal land can enhance rural livelihoods by offering alternative livelihood strategies especially for poorer households and contributing to improved livelihood outcomes. Accounting for the indirect effects shows important impact pathways on the livelihood strategies of farmers in a remote area. The provision of incentives for private investors, complemented by more public intervention in rural areas, as well as more investment in agricultural research and extension to reduce agricultural production risks, might enhance these spillovers.Agrar-Kraftstoffproduktion auf marginalen Flächen kann zur Schaffung von Arbeitsplätzen und zur Verbesserung lokaler Lebensgrundlagen beitragen. Durch steigende Haushaltseinkommen oder einer Milderung finanzieller Engpässe von Kleinbauern kann Agrar-Kraftstoffproduktion auch indirekt durch Investitionen die Nahrungsmittelproduktion und den -konsum sowie ländliche Entwicklung fördern. Der Gesamtnutzen hängt jedoch maßgeblich von der eingesetzten Energiepflanze und ihrer Verarbeitung, vom Flächen- und Arbeitskräftebedarf, Arbeitsaufwand, vom Geschäftsmodell, Wertschöpfungsketten sowie den institutionellen Rahmenbedingungen ab. Jatropha als mögliche Energiepflanze mit einer Vielzahl von Vorteilen im Vergleich zu Energiepflanzen der ersten Generation wie Mais, erfreute sich Anfang 2000 aufgrund seiner Wertschöpfung in Biokraftstoffmärkten von Industrieländern wachsender Popularität. Die Mehrzahl dieser Plantagen und Vetragsanbausysteme überlebten jedoch nicht aufgrund von enttäuschenden Erträgen, Schädlingen und Krankheiten, niedrigen Ölpreisen, der Nahrungsmittelpreiskrise von 2007/2008 und den damit zusammenhängenden Negativschlagzeilen sowie unzureichende Finanzierung weiterer Forschungsaktivitäten. Trotz dieser Herausforderungen werden weiterhin neue Jatropha-Projekte initiiert und großflächige Investitionen in Anbauflächen getätigt. Hochgradig erodierte und degradierte Weideflächen, niedrige landwirtschaftliche Produktivität Madagaskar ist ein Land mit stark erodierten, eine hohe Anfälligkeit für klimatische Schocks, sowie überwältigende Armuts- und Ernährungsunsicherheitsraten kennzeichnen Madagaskar. Es wird angenommen, dass durch die Nutzung von marginalen Flächen in ländlichen Regionen, die andernfalls von öffentlichen und privaten Investitionen vernachlässigt würden, im Rahmen großflächiger arbeitsintensiver Plantagenwirtschaft positive Effekte durch die damit entstehenden Lohnarbeitsmöglichkeiten erzielt werden. Obwohl einige Studien die Auswirkungen einer Beteiligung an Jatropha-Anbau auf die Lebensgrundlagen ländlicher Haushalte untersucht haben, gibt es kaum quantitative Daten, die langfristige und indirekte Effekte auf kleinbäuerliche Nahrungsmittelproduktion und Ernährungssicherheit der Haushalte belegen. Vor diesem Hintergrund eignet sich der großflächiger Anbau von Jatropha als interessante Fallstudie, um das komplexe Zusammenspiel zwischen Rohstoff- und Nahrungsmittelproduktion, sowie die Potenziale für landwirtschaftliche und ländliche Entwicklung zu untersuchen. Eine solche Analyse könnte wertvolle Erkenntnisse und Implikationen zu kosteneffizienten politischen Entwicklungsmaßnahmen zugunsten armer Haushalte in entlegenen Regionen liefern und damit zur Verbesserung ihrer Lebensgrundlage beitragen. Die vorliegende Arbeit untersucht den Beitrag von großflächigem Jatropha-Anbau auf marginalen Flächen auf der Basis eines konzeptionellen Rahmens, welcher die Rolle von kleinbäuerlichen Lebensstrategien, wie landwirtschaftliche Intensivierung und Beschäftigung außerhalb der Landwirtschaft, sowie deren Auswirkung auf Lebensbedingungen wie zum Beispiel Ernährungssicherheit, hervorhebt. Sie fokussiert sich dabei auf die drei folgenden relevanten Themen: Ernährungssicherheit der Haushalte, indirekte Effekte auf den Zugang zu Informationen und die Nutzung von innovativen landwirtschaftlichen Technologien sowie landwirtschaftliche Betriebsmittel wie verbessertes Saatgut für die Nahrungsmittelproduktion. Jedes dieser drei Themen wird empirisch in einem Artikel untersucht. Die Datengrundlage ist ein umfangreiches Haushaltspanel mit insgesamt sechs Befragungsrunden im Zeitraum von 2008 bis 2014. Die Daten wurden in drei Dörfern erhoben, welche im nahen Umkreis eines Jatropha-Projektes in der Region Haute Matsiatra im südlichen Hochland von Madagaskar liegen. Der erste Artikel untersucht den Zusammenhang zwischen Lohnarbeit auf der Jatropha-Plantage und der Ernährungssicherheit von Haushalten. Jatropha-Anbau auf marginalen Flächen ist arbeitsintensiv und die genutzten Flächen stehen nicht im Wettbewerb zur Nahrungsmittelproduktion. Erzielte Einkommen können somit sowohl direkt zu einer verbesserten Ernährungssicherheit als auch indirekt durch Investitionen zu einer höheren oder diversifizierteren Nahrungsmittelproduktion beitragen. Die Ergebnisse auf Basis der Paneldaten zeigen, dass der Arbeitskräftebedarf der Plantage nach der Aufbauphase deutlich zurückging und das erzielte Einkommen vorwiegend für Nahrungsmittel und andere Bedarfsgüter ausgegeben wurde. Mittels Fixed-Effects-Modellen kann gezeigt werden, dass die Arbeit auf der Jatropha-Plantage signifikant zu einer verbesserten Ernährungsvielfalt beiträgt. Trotz der Möglichkeit, über das ganze Jahr hinweg Einkommen zu verdienen, hat die Plantagenarbeit nicht zu einer Kürzung der Hungerperiode beigetragen. Sowohl die Nahrungsmittelproduktion als auch der Konsum wurden stark durch Dürreperioden und Heuschreckenplagen beeinflusst. Dies impliziert, dass Ansätze zur Einkommensschaffung, die mit landwirtschaftlichen Entwicklungsstrategien kombiniert werden, weitere positive Wirkungen auf die Ernährungssicherheit der Haushalte haben können. Um den Wirkungspfad von Jatropha-Plantagenarbeit auf die landwirtschaftliche Produktion zu beleuchten, untersucht der zweite Artikel die Verbreitung von produktionsrelevanten Informationen durch soziale Netzwerke. Vor allem Jatropha-Plantagenarbeiter haben auf der Plantage besseren Zugang zu Informationen bezüglich landwirtschaftlicher Technologien, Beratungsdienstleistungen, Kredit und Absatzmärkten. Neben institutionellen Faktoren gelten mangelndes Wissen und fehlender Zugang zu landwirtschaftlichen Beratungsdienstleistungen als Hindernis für die Verbreitung verbesserter landwirtschaftlicher Technologien in Madagaskar. Auf Basis von Paneldaten aus zwei der sechs Erhebungsrunden, die umfangreiche Daten zu Sozialkapital, sozialen Netzwerken, produktionsrelevantem Wissen und landwirtschaftlichen Innovationen enthalten, werden mit Hilfe von verschiedenen Regressionsmodellen die Determinanten dieses Wissens wie geschätzt. Um potentieller Endogenität Rechnung zu tragen, werden Variablen aus zurückliegenden Jahren und Instrumentenvariablen eingesetzt, um die Relevanz dieses Wissens für die Übernahme von Innovationen und den Anbau der Bambara-Erdnuss als Beispiel für eine Diversifizierungsstrategie zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen einen begrenzten Zugang zu Informationen, wenig Wissen zu Investitions- und Vermarktungsmöglichkeiten und wenig Innovationen. Wissen ist relevant sowohl für die Übernahme von Innovationen als auch den Anbau der Bambara-Erdnuss. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, öffentliche Beratungsdienstleistungen und Informationsverbreitung im ländlichen Madagaskar auszuweiten und zu verbessern. Für den Anbau der Bambara-Erdnuss war das Jatropha-Projekt entscheidend: Plantagenarbeiter beobachteten den Anbau dieser Leguminose auf der Jatropha-Plantage und verbreiteten diese Information in ihren sozialen Netzwerken. Der dritte Artikel untersucht den Zugang zu und die Nutzung von landwirtschaftlichen Betriebsmitteln. Angesichts des überaus niedrigen Einsatzes von Betriebsmitteln in den ländlichen Gebieten Madagaskars, analysiert diese Studie, ob an Bäuerinnen und Bauern verteiltes verbessertes Saatgut und wichtige Anbauinformationen diese dazu ermutigt, das Saatgut anzubauen. Die Analyse basiert auf Haushaltsdaten, die zwischen 2012 und 2014 bei 390 Haushalten in drei Dörfern erhoben wurden. Um sowohl die Verwendung von verbessertem Saatgut als auch die Verbreitung von Informationen zu verbessertem Saatgut zu untersuchen, wurde 2013 eine randomisierte kontrollierte Studie durchgeführt. Die Hälfte der 390 Haushalte wurde zufällig einer Versuchsgruppe zugeteilt und erhielt verbessertes Saatgut der Limabohne, einer speziell für trockene Gebiete gezüchteten Leguminose. Fünfzig Prozent der Haushalte, die das Saatgut erhielten, bekamen zusätzlich Informationen bezüglich Lagerung, Aussaat und Anbau, da diese Bohnensorte in der Region noch weitgehend unbekannt war. Die Kontrollgruppe und die beiden Versuchsgruppen wurden hinsichtlich der Ausgangscharakteristika, des Bohnenanbaus, des Informationsaustausches mit anderen Bäuerinnen und Bauern, des Konsums von Hülsenfrüchten und der Zahlungsbereitschaft für verbessertes Bohnensaatgut verglichen. Um Nichteinhaltung, Kontrollgruppenkontamination und indirekte Effekte zu kontrollieren, wurde ein sogenannter lokaler durchschnittlicher Behandlungseffekt geschätzt. 54% der Haushalte, die verbessertes Saatgut erhielten, bauten das Saatgut an und erzielten einen Ertrag von 6.3 kg pro kg erhaltenem Saatgut. Die Anbauinformationen führten nicht zu höheren Erträgen. Eine geringe signifikante positive Wirkung der Saatgutverteilung auf den Konsum von Hülsenfrüchten konnte festgestellt werden. Die Zahlungsbereitschaft beträgt 171% des lokalen Marktpreises für Bohnensaatgut. Freier Zugang zu Saatgut und entsprechende Informationen resultierten nicht in einer höheren Zahlungsbereitschaft. Die vorliegende Arbeit liefert somit einen empirischen Beleg dafür, dass sich großflächige arbeitsintensive Agrarkraftstoffproduktion auf marginalen Flächen positiv auf ländliche Lebensgrundlagen auswirken kann, indem alternative Einkommensquellen vor allem für ärmere Haushalte geschaffen werden und zu verbesserten Lebensgrundlagen beigetragen wird. Indem indirekte Effekte berücksichtig werden, zeigt diese Arbeit wichtige Wirkungspfade von großflächiger arbeitsintensiver Plantagenwirtschaft auf die Lebensgrundlagen von Bäuerinnen und Bauern in entlegenen Gegenden auf. Mithilfe von Anreizmaßnahmen für private Investoren, ergänzt durch mehr staatliche Intervention in ländlichen Gegenden unter Einbeziehung von Kleinbauern sowie mehr Investitionen in Agrarforschung, besonders in Bezug auf Produktionsrisiken und Klimaschocks, könnten diese positiven indirekten Effekte ausgebaut werden