Regionale Modellierung von agrarstrukturellen Änderungen in einem agentenbasierten Ansatz unter Berücksichtigung des überbetrieblichen Austausches von organischen Dünger

Abstract

Die Düngeverordnung (DüV) ist das zentrale agrar- und umweltpolitische Instrument zur Steuerung des Einsatzes von Wirtschafts- und Mineraldünger in Deutschland. Sie ist die primäre Implementierung der EU Nitrate Directive (NiD), mit dem Ziel, den Eintrag von Nährstoffen aus der Landwirtschaft in die Umwelt zu regulieren. Aufgrund des Verfehlens der Zielvorgabe der NiD wurde die DüV im Jahre 2017 novelliert. Die novellierte DüV implementiert dabei strengere Maßnahmen für die Nährstoffausbringung sowie zusätzliche Anforderungen an emissionsarme Technik. Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts ist es, die Novellierung auf regionaler Ebene mit Fokus auf Wirtschaftsdüngertransporte aus ökonomischer Sicht zu analysieren. Das Projekt ist als Teilprojekt in ein übergeordnetes Clusterprojekt integriert, welches auf verschiedenen Skalen (Feld, Betrieb, Region) die Auswirkungen der Novellierung untersucht. Es widmet sich der regionalen Analyse und untersucht mittels des räumlichen Gleichgewichtsmodells ManTra und des agentenbasierten Modells ABMSIM Wirtschaftsdüngertransporte zwischen Kreisen in Nordrhein- Westfalen (NRW). Die Datengrundlage basiert auf der Agrarstrukturerhebung 2016 sowie dem Nährstoffbericht 2016. Die Maßnahme der DüV, die auf regionaler Ebene beobachtet wird, ist die Anrechnung von pflanzlichen Gärresten in die Ausbringungsobergrenze von 170 kg N ha -1. Die Ergebnisse von ManTra zeigen hierbei eine Steigerung der Exporte aus den Kreisen mit hohem Stickstoffaufkommen aus der Tierhaltung und Gärresten. Sie sind vorwiegend im Nordwesten von NRW mit Borken, Kleve und Coesfeld vorzufinden. Die aufnehmenden Kreise Wesel, Recklinghausen und Steinfurt sind in direkter Nachbarschaft zu den exportierenden Kreisen zu finden. Eine besondere Rolle in den Ergebnissen nehmen die Kreise Heinsberg und Viersen ein, welche durch die Maßnahme weniger Nährstoffe aus NRW importieren, jedoch die Importe aus den Niederlanden konstant halten. Im Laufe des Projekts ist es jedoch gelungen, ABMSIM um ein funktionierendes Nährstoffauktionsmodul zu erweitern und die Betriebspopulation von NRW darzustellen. Hierbei zeigt ABMSIM vielversprechende Ergebnisse, um in folgenden Entwicklungen auch das Meta-Model mit in die Analyse zu integrieren. Durch die Ergebnisse von ManTra wird deutlich, dass die exportierte Wirtschaftsdüngermenge zwischen Kreisen vor allem in hoch belasteten Gebieten zunehmen wird. Die Bereitschaft zur Aufnahme von Wirtschaftsdünger von Betrieben in angrenzenden Regionen ist jedoch nicht nur abhängig von monetären Ausgleichszahlungen, sondern auch von Ressentiments gegenüber der Nutzung von Wirtschaftsdüngern, wie Geruchsbelastung, Unkrautbelastung oder Konflikten mit Arbeitsspitzen im Ackerbau. Der Politik kommt hierdurch eine zentrale Rolle im Bereich der Beratung und der Entwicklung unterstützender Maßnahmen in den Regionen mit Nährstoffaufnahmekapazitäten zu.

The Fertilization Ordinance (FO) is the primary agricultural and environmental policy instrument to regulate the use of organic and mineral fertilizer in Germany. The FO is the implementation of the EU Nitrate directive (NiD), which aims at reducing the emission of nutrients from the agricultural sector to the environment. As Germany missed the target levels of the NiD, it revised the FO in the year of 2017. The revised FO comprises tighter measures for fertilizer management with focus on nutrient limits and additional investment in storage and low -emission application techniques. The objective of the research project is the analysis of economic indicators on a regional scale with focus on transports of organic fertilizer. The project at hand is a part of a cluster project, which evaluates the impact of the revised FO on three scales (plant, farm, and region). This part of the project applying a spatial equilibrium Model ManTra and an agent -based model ABMSIM to analyse regional changes in transports between counties within North Rhine-Westphalia (NRW), Germany. The data is based on the agricultural census 2016 as well as the nutrient report NRW 2016. On regional level the projects evaluates the FO measure in which farmers are obliged to apply a maximum amount of nitrogen of 170 kg N ha -1 and the newly added accounting of nitrogen of plant based biogas digestate. The results of Mantra show an increase in exports in counties with high nitrogen accumulation of livestock farms and biogas digestate. The counties are primarily in the north-west of NRW, namely Borken, Kleve and Coesfeld. The receiving counties are Wesel, Recklinghausen and Steinfurt which are located in the direct neighbourhood of the aforementioned counties. The counties Heinsberg and Viersen are playing a special role in ManTra as the implemented FO measure lead to a decrease in nutrient imports from NRW though no changes in imports from the Netherlands as they are considered constant. In the course of the project, we were able to implement a functioning nutrient auction module as well as to depict the farm population of NRW with ABMSIM. The model shows promising results to integrate the meta-model from project 2 into the model chain for further analysis. The results of ManTrashow that organic fertilizer amount traded between counties in highly burdened region is going to increase. However, the willingness to accept organic fertilizer of farms in neighbouring regions is not only dependent on monetary compensation but also on resentments to the use of organic fertilizer as it generates smell pollution, weed contamination and conflicts with labor intensive times in the arable part of the farm. Here, policy implementations play a pivotal role in counselling farms and to implement supporting measures in regions with nutrient absorption capacity.