The need for and feasibility of diversification in agriculture

Abstract

Diversification has become a critical strategy in farming systems for mitigating risks, while also providing socio-economic benefits and ecological resilience. However, the dominant conceptualization of diversification in land use science focuses primarily on crops or farm-level practices, overlooking its relevance across interdependent components namely science, policy, and practice, that are determinants of agricultural diversification. This narrow framing limits understanding of the benefits, challenges, and constraints of diversification, thereby restricting its potential to support sustainability. This thesis addresses this gap by examining the need for and feasibility of diversification across three domains: (i) knowledge production, (ii) farming systems, and (iii) decision evaluation processes. <br/> A scientometric analysis of 161,909 peer-reviewed land-related research articles (2000-2021) reveals a lack of diversification in knowledge production, with women underrepresented (27%), and authorship dominated by White (62%) and Asian (30%), while Hispanic (6%), and Black (2%) women remain significantly marginalized. Intersectional inequalities are particularly stark, with Black and Hispanic women significantly underrepresented in lead authorship positions. These structural patterns of exclusion highlight the need for diversity of targeted efforts to diversify who produces land-related knowledge and to expand the epistemic basis of land-related science. <br/> In terms of feasibility of scaling diversified farming systems based on niche modeling approach using maximum entropy (MaxEnt) with socio-economic variables and observed locations of profitable diversified farming systems, the analysis identified infrastructure as a key impediment. Globally, 47% of the land was suitable for profitable diversified farming systems, with higher suitability in the Global North and in areas close to cities in the Global South. These findings suggest targeted investments in infrastructure, especially in the Global South, could enhance the scalability and adoption of diversified farming systems. <br/> In evaluating the decision to consolidate land among smallholder farmers through decision analysis approach, stakeholder diversification including different groups of smallholder farmers emerged as essential in capturing the full impacts of land consolidation. Engagements with stakeholders revealed that conventional land consolidation models inadequately address farmers' needs. Consequently, stakeholders co-developed alternative model that better aligned with their realities, offering potential for more responsive land consolidation policies and models. Probabilistic modeling of financial viability of land consolidation for smallholder farmers indicated that land consolidation was less preferable (27%) than maintaining small farms (72%), with maize and land prices as key determinants. This participatory modeling approach demonstrates the value of stakeholders under uncertainty and data scarcity. <br/> Together, these studies demonstrate that diversification must be expanded beyond a narrow agronomic scope to include representation in knowledge production, context-sensitive decision-making, and enabling socio-economic conditions for diversified farming systems adoption. This broader conceptualization is not only necessary to reduce systemic risks associated with simplification but also feasible across key domains. The findings underscore diversification's central role in advancing agricultural sustainability and provide methodological and policy-relevant contributions for future interventions.

Diversifizierung ist zu einer entscheidenden Strategie in landwirtschaftlichen Systemen geworden, um Risiken zu mindern und gleichzeitig sozioökonomische Vorteile und ökologische Widerstandsfähigkeit zu erzielen. Die vorherrschende Konzeption von Diversifizierung in der Landnutzungswissenschaft konzentriert sich jedoch in erster Linie auf Nutzpflanzen oder Praktiken auf Betriebsebene und übersieht dabei ihre Relevanz für die miteinander verflochtenen Komponenten Wissenschaft, Politik und Praxis, die für die Diversifizierung in der Landwirtschaft entscheidend sind. Diese enge Sichtweise schränkt das Verständnis der Vorteile, Herausforderungen und Hindernisse der Diversifizierung ein und begrenzt damit ihr Potenzial, die Nachhaltigkeit zu fördern. Diese Arbeit befasst sich mit dieser Lücke, indem sie die Notwendigkeit und Durchführbarkeit der Diversifizierung in drei Bereichen untersucht: (i) Wissensproduktion, (ii) Landwirtschaftssysteme und (iii) Entscheidungsbewertungsprozesse. <br/> Eine scientometrische Analyse von 161.909 begutachteten Forschungsartikeln zum Thema Land (2000–2021) zeigt einen Mangel an Diversifizierung in der Wissensproduktion, wobei Frauen unterrepräsentiert sind (27 %) und die Autorschaft von Weißen (62 %) und Asiaten (30 %) dominiert wird, während hispanische (6 %) und schwarze (2 %) Frauen weiterhin deutlich marginalisiert sind. Die intersektionalen Ungleichheiten sind besonders ausgeprägt, da schwarze und hispanische Frauen in leitenden Autorenpositionen deutlich unterrepräsentiert sind. Diese strukturellen Muster der Ausgrenzung unterstreichen die Notwendigkeit gezielter Maßnahmen zur Diversifizierung derjenigen, die Wissen im Zusammenhang mit Land produzieren, und zur Erweiterung der epistemischen Grundlage der Landwissenschaft. <br/> In Bezug auf die Machbarkeit der Skalierung diversifizierter Anbausysteme auf der Grundlage eines Nischenmodellierungsansatzes unter Verwendung der maximalen Entropie (MaxEnt) mit sozioökonomischen Variablen und beobachteten Standorten profitabler diversifizierter Anbausysteme identifizierte die Analyse die Infrastruktur als ein wesentliches Hindernis. Weltweit waren 47 % der Flächen für profitable diversifizierte Anbausysteme geeignet, wobei die Eignung im Globalen Norden und in stadtnahen Gebieten im Globalen Süden höher war. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass gezielte Investitionen in die Infrastruktur, insbesondere im globalen Süden, die Skalierbarkeit und Einführung diversifizierter Anbausysteme verbessern könnten. <br/> Bei der Bewertung der Entscheidung, Land unter Kleinbauern durch einen Entscheidungsanalyseansatz zu konsolidieren, erwies sich die Diversifizierung der Interessengruppen, einschließlich verschiedener Gruppen von Kleinbauern, als wesentlich, um die vollständigen Auswirkungen der Landkonsolidierung zu erfassen. Die Zusammenarbeit mit den Interessengruppen ergab, dass herkömmliche Landkonsolidierungsmodelle den Bedürfnissen der Landwirte nicht ausreichend gerecht werden. Infolgedessen entwickelten die Interessengruppen gemeinsam ein alternatives Modell, das besser auf ihre Realitäten abgestimmt ist und das Potenzial für reaktionsfähigere Landkonsolidierungspolitiken und -modelle bietet. Die probabilistische Modellierung der finanziellen Rentabilität der Landkonsolidierung für Kleinbauern ergab, dass die Landkonsolidierung weniger bevorzugt wurde (27 %) als die Beibehaltung kleiner Betriebe (72 %), wobei Mais- und Landpreise die wichtigsten Determinanten waren. Dieser partizipative Modellierungsansatz zeigt den Wert der Interessengruppen unter Unsicherheit und Datenknappheit. <br/> Zusammen zeigen diese Studien, dass Diversifizierung über einen engen agronomischen Rahmen hinaus erweitert werden muss, um die Wissensproduktion, kontextsensitive Entscheidungsfindung und die Schaffung sozioökonomischer Bedingungen für die Einführung diversifizierter Anbausysteme einzubeziehen. Diese breitere Konzeption ist nicht nur notwendig, um die mit der Vereinfachung verbundenen systemischen Risiken zu verringern, sondern auch in allen wichtigen Bereichen realisierbar. Die Ergebnisse unterstreichen die zentrale Rolle der Diversifizierung für die Förderung der Nachhaltigkeit in der Landwirtschaft und liefern methodische und politikrelevante Beiträge für künftige Maßnahmen.