The land use model ProLand

Das im Rahmen des DFG Sonderforschungsbereichs „Landnutzungskonzepte für periphere Regionen“ entwickelte Modell ProLand ist ein räumlich explizites, deterministisches, komparativ-statisches Simulationsmodell. Unter der Annahme risikoneutraler, bodenrentenmaximierender Landnutzer liefert das Modell Prognosen der räumlichen Verteilung land- und forstwirtschaftlicher Landnutzungssysteme sowie zugehöriger sozio- und politökonomischer Kennzahlen. Hierzu bestimmt das Modell standortspezifische Bodenrenten zur Verfügung stehender Landnutzungssysteme, aus denen die bodenrentenmaximale Alternative ausgewählt wird. Die Bodenrente eines Landnutzungssystems ergibt sich aus Leistungen abzüglich Faktorkosten ohne Boden. Leistungen werden durch Preise, Transfers und Biomasseertrag bestimmt. Die Schätzung des Biomasseertrags erfolgt mittels linear-limitationaler Ertragsfunktionen. Die von ProLand bestimmten Bodenrenten, deren Relationen und die ausgewiesene Landnutzung und die Häufigkeit eines Landnutzungssystems hängen vor allem von den sensitiven Faktoren Ertrag, Produktpreis und ertragsabhängige Produktionskosten ab. Der wichtigste Faktor, da mit der größten Varianz verbunden, ist der Produktpreis. Landnutzung erfolgt im Rahmen von Fruchtfolgen. Diese können in ProLand entweder direkt vorgegeben oder über einen Greedy Algorithmus modellendogen erstellt werden. Die gezielte Vorgabe ausgewählter Fruchtfolgen ermöglicht den direkten Vergleich verschiedener Nutzungsalternativen. Über den Greedy Algorithmus können auch neue Verfahren berücksichtig werden, ohne deren Wettbewerbsfähigkeit ex ante einschätzen zu müssen. Die so gefunden Lösungen stellen in den meisten Fällen pflanzenbaulich valide, bodenrentenmaximierende Nutzungsalternativen dar. Die Ergebnisse des Modells können über drei Wege ausgewertet werden: Integrierte Abfragen, durch den Nutzer mittels des graphischen Abfragegenerators erzeugte Abfragen sowie Geographische Informationssysteme, die mit geringem Aufwand auf die relationalen Datenbanken des Modells zugreifen können. Standardmäßig liefert das Modell Anbauflächen, Produktionsmengen, Bodenrenten, Produktionskosten und Nährstoffgaben der bodenrentenmaximalen Landnutzungsalternative. Das Modell kann sowohl zur Prognose von Änderungen der Landnutzung, damit verbundener ökonomischer Kennzahlen als auch zur Berechnung von Opportunitätskosten oder der Wettbewerbsfähigkeit von Landnutzungsalternativen eingesetzt werden. In diesem Sinne kann es als virtuelles Landnutzungslabor bezeichnet werden. Die Dissertation stellt Methoden und Vorgehensmodelle zur Verfügung, um das Modell auf unterschiedliche Fragestellungen anzuwenden und auf neue Regionen zu übertragen. Der unkomplizierte Informationsaustausch mit anderen Modellen ermöglicht, multikriterielle Bewertungen von Politikmaßnahmen oder technologischen Entwicklungen ex ante durchzuführen. Das Modell ist eine operationale Software mit graphischer Benutzeroberfläche, welche vollständig in die Standardsoftware Microsoft Access® integriert ist. Sie ermöglicht den Zugriff auf die wichtigsten Modellfunktionen und kann mit geringem Aufwand angepasst werden.The model ProLand is a spatially explicit, deterministic, comparativ-static simulation model developed at the DFG Sonderforschungsbereich „land use concepts for peripheral regions“. Assuming risk-neutral, land rent maximizing land users the model simulates the spatial distribution of agricultural and silvicultural land use systems, and associated economic key indicators. The model calculates site specific land rents of all investigated land use systems and selects the land rent maximizing alternative. A land use system’s land rent is calculated as benefits less all factor costs except land. Benefits are determined by prices, transfer payments, and product yields. Yields are estimated by linear-plateau response functions. Land rents, their relations, the designated land use, and frequency of occurrence mostly depend on the sensitive factors yields, product prices and yield dependent production costs. The most important factor is product prices as they are associated with the greatest variance. ProLand either models a given set of crop rotations or generates them endogenously using a greedy-type algorithm. This allows to compare land use alternatives directly or to evaluate the profitability of new systems. In most cases, the results are agronomically valid, land rent maximizing land use alternatives. Model results can be analyzed in three ways: integrated queries, user-generated queries leveraging the graphical query builder, and geographic information systems which access the model’s relational databases. By default, ProLand calculates areas planted, production quantities, land rents, production costs, and fertilizer doses of the land rent maximizing alternatives. The model can be used for predicting land use changes, associated economic indicators, opportunity costs, or competitiveness of land use alternatives. In this sense, the model is a virtual land use laboratory. The dissertation provides methods and procedures to apply the model to a variety of problems and to transfer it to new geographic regions. The straightforward data exchange with other models supports ex-ante multi-criteria assessment of policy measures or technological developments. The model is operational software with a GUI fully integrated into the standard software Microsoft Access®. The GUI grants access to the most important model functions and can be modified with little effort