Theoretical analysis and preference modelling for the valuation of ecosystem services from native pollinators in selected Thai rural communities

Abstract

Until now, the existing microeconomic models concerned with pollination markets have not accommodated the global diversity of beekeeper-farmer interactions. The most prominent of such theoretical models is dedicated to describing the determinants of colony stocking densities and of equilibrium wages that farmers have paid to commercial beekeepers for decades in the highly bee-pollination reliant almond monocultures of California. This cumulative dissertation generalizes this basic model by taking into account the marginal productivity of a given agro-ecosystem’s wild bees and the opportunity costs that farmers incur when assigning labor time to beekeeping. In that regard, we assessed the economic potential of on-farm beekeeping, which can involve several bee species, by juxtaposing this activity’s net benefits against those from hiring commercial pollination services. In addition to serving as a classification tool for a plurality of farmer-beekeeper-nature interactions and related optimization problems, the resulting analytical framework helps identifying the institutional settings that are most likely to lead to a specific bioeconomic equilibrium supply of pollination. What is more, it illustrates the interplay of the pertinent economic and agro-ecological factors, thus assisting the postulation of empirically testable hypotheses. We also conducted two separate discrete choice experiments (DCEs) with orchardists from the Thai provinces of Chiang Mai (N = 198 respondents) and Chanthaburi (N = 127), in order to elicit their preferences for changes in the population of local wild bees that would hypothetically result from a conservation policy consisting (along with a per-household implementation fee) of at least one of the following three measures: (i) offering farmers bee-friendly alternatives to conventional agro-chemicals, (ii) enabling the protection and/or rehabilitation of natural bee habitats near cropland, and (iii) fostering the husbandry of native bee species by transferring technical knowledge on the practice of on-farm beekeeping. In this context, we fitted random parameter logit models on the Chiang Mai dataset. They yielded a significant willingness to pay (WTP) for the presented conservation measures and suggested that the disutility the respondents perceived for a 50% decline in the local population of native bees was greater than the utility they would derive from experiencing a bee population increase of the same magnitude. Moreover, comparing our aggregated WTP estimates to the expected production losses, showed that orchard farmers underestimated the true use value of pollination. On the other hand, the average WTP for all conservation measures combined by far exceeded the costs that, according to our calculations, each household would incur for such a project to be implemented. Our models also indicated a significant preference heterogeneity in the sampled population, which we could partly explain with idiosyncratic variables such as the respondents’ attitudes towards native bees and beekeeping. Finally, we examined further sources of randomness in the observed choice behavior, by modelling the unknown choice decision-relevant influences that could not be captured during the DCEs. To that end, we fitted generalized mixed logit (GMXL) models on the pooled datasets, which allowed comparing, on a common utility scale, the part-worth (value) estimates from Chiang Mai and Chanthaburi, where different experimental designs were applied. Our results reveal that farmers in Chanthaburi, who reported having experienced crop declines that they attributed to insufficient pollination, introduced less subjective factors into their choices than their Chiang Mai counterparts, who may have been less familiar with the importance of conserving bees. Moreover, the GMXL results also suggest that Chanthaburi farmers placed a significantly higher value on the above-mentioned measures (i) and (ii), while caring comparatively less about a 50% decline in local wild bee colonies. One can thus hypothesize that an actual local pollinator decline may have made Chanthaburi farmers more aware of the importance of conserving native bees, while paradoxically making them more independent from the provision of wild pollination services, as they started managing crop pollination with stingless bees.

Bisher existierende mikroökonomische Modelle, die sich mit Bestäubungsmärkten befassen, berücksichtigen mögliche Interaktionen zwischen Imkern und Landwirten nur in beschränktem Umfang. Das bekannteste dieser theoretischen Modelle bezieht sich auf die hochgradig von der Bienenbestäubung abhängigen kalifornischen Mandel-Monokulturen, in denen seit Jahrzenten kommerzielle Imker für Bestäubungsleistungen entlohnt werden. Das Modell analysiert die Bestimmungsgründe für die Besatzdichten an Honigbienen sowie für die Gleichgewichtslöhne der Bestäubungsimker. In dieser kumulativen Dissertation wird dieses Modell erweitert, indem zusätzlich (1) die Grenzproduktivität von Wildbienen in einem Agrarökosystem sowie (2) die Opportunitätskosten derjenigen Landwirte, die sich selbst der Bienenhaltung widmen, berücksichtigt werden. In diesem Zusammenhang wurde das ökonomische Potenzial, das sich für Landwirte aus der eigenen Haltung (u. U. von verschiedenen Arten) von Bienen ergibt, explizit berücksichtigt und dessen Nettonutzen dem Nettonutzen aus „zugekauften“ Bestäubungsleistungen gegenübergestellt. Der von uns entwickelte analytische Rahmen dient einerseits zur Klassifizierung der vielfältigen Beziehungen zwischen Landwirtschaft, Imkerei und Natur sowie den entsprechenden Optimierungsproblemen, und hilft andererseits bei der Identifizierung institutioneller Lösungen, die jeweils geeignet erscheinen, ein bioökonomisches Gleichgewicht für ein optimiertes Angebot an Bestäubungsleistungen herbeizuführen. Darüber hinaus stellt er das Zusammenspiel der relevanten agrarökologischen und ökonomischen Einflussfaktoren dar und ermöglicht damit, empirisch überprüfbare Hypothesen abzuleiten. Zusätzlich haben wir zwei voneinander unabhängige sogenannte “Discrete Choice”-Eperimente (DCE) mit Obstbauern in den thailändischen Provinzen Chiang Mai (N = 198 Teilnehmer) und Chanthaburi (N = 127) durchgeführt, um deren Präferenzen hinsichtlich der Veränderungen der örtlichen Wildbienenpopulation zu ermitteln. Diese Veränderungen können sich jeweils aus hypothetischen Kombinationen von Teilnahmegebühren und den folgenden Naturschutzmaßnahmen ergeben: (i) Angebot von bienenschonenden Alternativen zum konventionellen chemisch-synthetischen Pflanzenschutz, (ii) Ermöglichung von Schutz und/oder Wiederherstellung natürlicher Bienenhabitate auf den Plantagen sowie den angrenzenden Flächen, und (iii) Förderung der Haltung einheimischer Bienenarten auf den eigenen landwirtschaftlichen Flächen durch Wissenstransfer zur Bienenhaltung. In diesem Zusammenhang haben wir “Random Parameter Logit”-Modelle für das in Chiang Mai durchgeführte DCE geschätzt. Diese ergaben signifikante Zahlungsbereitschaften (WTP) der Befragten für die oben genannten Maßnahmen sowie einen dem 50%-igen Rückgang der Bienenpopulation beigemessenen negativen Nutzen, der dem Betrag nach größer war als der mit einer entsprechenden Populationszunahme einhergehende Nutzen. Ein Vergleich der aggregierten WTP-Schätzung mit den realistischerweise zu erwartenden Ertragseinbußen zeigte zudem, dass der wahre Wert des Bestäubungsnutzens von den befragten Obstbauern unterschätzt wird. Außerdem zeigten auf den Modellergebnissen beruhende Berechnungen, dass die durchschnittliche WTP für das Bündel aller drei Schutzmaßnahmen die für den einzelnen Haushalt kalkulierten Teilnahmekosten im Fall einer Projektumsetzung bei weitem übertreffen. Unsere Modelle haben darüber hinaus eine signifikante Präferenzheterogenität bei den Befragungsteilnehmern ergeben, die wir teilweise mit idiosynkratischen Variablen, wie z. B. der Einstellung der Befragten zu einheimischen Bienen und zur Imkerei, erklären konnten. Wir sind schließlich den möglichen Ursachen der Zufallskomponente des beobachteten Wahlverhaltens nachgegangen, indem wir die unbekannten entscheidungsrelevanten Einflüsse, die wir in unseren beiden DCE nicht abbilden konnten, modelliert haben. Zu diesem Zweck wurden sogenannte “Generalized Mixed Logit (GMXL)”-Modelle für den aus beiden Regionen zusammengefügten Datensatz geschätzt. Dies ermöglichte den Vergleich der Teilnutzenschätzer für Chiang Mai mit denen für Chanthaburi auf einer gemeinsamen Nutzenskala, obwohl in Chiang Mai ein anderes experimentelles Design verwendet wurde. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Landwirte in Chanthaburi, die bereits von Ertragseinbußen wegen (nach ihrer Ansicht) unzureichender Bestäubung berichteten, weniger subjektive Faktoren in ihre Wahlentscheidungen einfließen ließen als ihre Kollegen in Chiang Mai. Letztere scheinen insgesamt weniger mit der Bedeutung des Bienenschutzes vertraut gewesen zu sein. Außerdem legen die GMXL-Ergebnisse nahe, dass die Landwirte in Chanthaburi einen signifikant höheren Wert auf die obigen Maßnahmen (i) und (ii) legen, während sie dem 50%-igen Rückgang der örtlichen Wildbienenpopulation einen relativ geringeren Wert beimessen. Daher kann man die Hypothese vertreten, dass es dort in der Vergangenheit bereits zu einem Rückgang lokaler Bestäuber gekommen ist und die Landwirte in Chanthaburi sich deshalb der Bedeutung des Schutzes einheimischer Bienen stärker bewusst sind. Die in diesem Zusammenhang paradox anmutende geringere Gewichtung eines Populationsrückgangs mag sich dadurch erklären, dass die Landwirte bereits damit begonnen haben, die Bestäubung mit Hilfe stachelloser Bienen zu bewerkstelligen, was sie von den Bestäubungsleistungen wilder Bienen unabhängiger macht.