This thesis analyzes the process of the adoption of agricultural intensification in a mid-hill

Transkript

1 Abstract This thesis analyzes the process of the adoption of agricultural intensification in a mid-hill watershed in Nepal and the impacts of soil disturbances due to chemical fertilizer inputs into intensive agriculture and livestock grazing in the forest on greenhouse gas emissions. In order to avoid food insecurity and meet household expenses, mid-hill farmers have been shifting to intensified agriculture and commercial vegetable production. Agricultural intensification has been seen as an important option to overcome the food deficit, while chemical fertilizer is regarded as the engine of agricultural growth. However, the country s changing fertilizer subsidy schemes could better contribute to food production in the country. The study was carried out in the Ansikhola watershed in the mid-hill region of central Nepal and the Biligiri Rangaswamy Temple wildlife sanctuary in India during 2009 and The objectives were to (i) assess the process of agricultural intensification, (ii) determine factors influencing the adoption of intensified farming practices, (iii) assess the effects of high nitrogen fertilizer inputs on soil acidification and the potential for N 2 O emission, (iv) determine the effects of livestock grazing in forests on the fluxes of N 2 O and CH 4, and (v) examine fertilizer policy development by focusing on fertilizer subsidy schemes, and farmers actions and perceptions. In order to meet the objectives of the research, data collection was conducted using a questionnaire survey, group discussions, key informant interviews, participant observation, a workshop, informal discussions, laboratory and field experiments and analysis, and desk studies. Each of the five objectives has been addressed in five separate papers. However, the synthesis of these studies reveals that the process of agricultural intensification in the midhills of Nepal has been described as a ladder approach where some steps of the ladder take longer time to climb than others and each step is characterized differently. With the intensification process, mid-hill farmers have increased the number of crops per year that

2 resulted in a significant increase in the use of urea and diammonium phosphate and a significant decrease in the use of farmyard manure and potassium fertilizers in the past 20 years. However, the adoption behaviour of farmers is determined by several socio-economic and institutional factors. The study revealed that irrigation, crop yield, landholding size and access to credit increased the likelihood of adoption behaviour significantly, whereas distance to the chemical fertilizer store has significant negative influence. The total amount of chemical fertilizer used by farmers and the net income accrued from selling cereals and vegetables due to the high market value of these crops imply that there will be a tendency towards increasing the area under crop intensification. However, the increased dependency on chemical fertilizers with intensive cultivation practices appears to lead to soil acidification. The results from standardized anoxic incubations of soils revealed that intensification increased the N 2 O/N 2 O+N 2 product ratio of denitrification. Whatever mechanisms are involved in soil acidification, it is clear that the widespread application of ammonia-based fertilizers that is taking place in South Asian countries has a potential to acidify the soil to the level for denitrification N 2 O release. Soil disturbance by grazing is often an important phenomenon in South Asia due to the increased human and livestock population. It significantly lowered the net CH 4 uptake in disturbed forest areas. However, the net N 2 O emission was significantly higher for undisturbed forest areas contrary to expectations. The development of the fertilizer policy and subsidy schemes in Nepal occurred in four phases: without subsidy (from 1952 to 1972); with subsidy (from 1973/74 to 1996/97); with deregulation of fertilizer trade (from 1997/98 to 2007/08); and with the current policy on fertilizer subsidies (from 2009 to the present). The majority of the farmers (88%) were not aware of recent change in fertilizer policy.

3 Based on the research conducted for this thesis, the need for balancing increased food production with reduced impacts on soil and atmosphere (climate gases emission) through sustainable agricultural intensification is recommended. Sustainable agricultural intensification can be achieved by improving the effectiveness of the country s extension services and their approaches, especially those related to fertilizer inputs and new technology.

4 Sammendrag I denne avhandlingen analyseres intensiveringsprosessen i jordbruket i et vannskille i de mellomliggende åsene i Nepal og virkningene jordpåvirkninger som følge av bruk av kunstgjødsel i intensivt jordbruk og husdyrbeiting i utmark, har på utslipp av klimagasser. For å unngå matusikkerhet og bli i stand til å dekke husholdningsutgiftene har bøndene i åsene gått over til intensivt jordbruk og kommersiell grønnsaksdyrking. Intensivering av jordbruket har blitt sett på som en viktig mulighet til å overvinne matmangelen, mens kunstgjødsel ses på som en motor for vekst i jordbruket. Landets skiftende subsidieringsordninger for gjødsel kunne imidlertid ha bidratt til matproduksjonen på en bedre måte. Studien ble gjennomført i vannskillet Ansikhola i de mellomliggende åsene i det sentrale Nepal, og i dyrereservatet Biligiri Rangaswamy Temple i India, i løpet av 2009 og Målene var å (i) vurdere intensiveringsprosessen i jordbruket, (ii) bestemme hvilke faktorer som påvirker beslutningen om å ta i bruk intensiverte jordbruksmetoder, (iii) vurdere hvordan gjødsel med høyt nitrogeninnhold virker inn på forsuringen av jordsmonnet og potensielle N 2 O-utslipp, (iv) fastslå hvordan husdyrbeiting i utmark påvirker tilførselen av N 2 O og CH 4 og (v) undersøke utviklingen av myndighetenes gjødselpolicy ved å fokusere på subsidieringsordninger for gjødsel og bøndenes handlinger og synspunkter. Målene for forskningsarbeidet ble forsøkt nådd på ved å bruke følgende metoder for datainnsamling: spørreundersøkelse, gruppediskusjoner, intervjuer med nøkkelinformanter, deltakende observasjon, en workshop, uformelle samtaler, laboratorie- og feltforsøk/-analyse samt skrivebordsundersøkelser. De fem målene behandles enkeltvis i fem separate artikler. Sett under ett viser imidlertid disse studiene at intensiveringen av landbruket i de mellomliggende åsene i Nepal kan beskrives som en trinnvis prosess, der noen trinn i stigen tar lengre tid å komme opp på enn andre, og hvert trinn har sine egne kjennetegn. Ved hjelp av intensiveringsprosessen har

5 bøndene i de mellomliggende åsene økt antallet avlinger per år, noe som har ført til en signifikant økning i bruken av urea og diammoniumfosfat og en signifikant reduksjon i bruken av naturgjødsel og kaliumgjødsel de siste 20 årene. Bøndenes omstillingsatferd bestemmes imidlertid av flere sosioøkonomiske og institusjonelle faktorer. Studien avdekket at vanning, avlingens størrelse, størrelsen på arealene og tilgangen til kreditt økte sannsynligheten for omstilling i betydelig grad, mens avstand til utsalgsstedet for kunstgjødsel har en signifikant negativ innvirkning. Den totale mengden kunstgjødsel som bøndene bruker, og nettoinntekten som oppnås ved å selge kornprodukter og grønnsaker på grunn av den høye markedsverdien av disse produktene, tilsier at det vil være en tendens til å øke arealet som tas i bruk for intensivt jordbruk. Den økte avhengigheten av kunstgjødsel ved intensive dyrkingsmetoder ser imidlertid ut til å føre til at jordsmonnet forsures. Resultatene fra standardisert anoksisk inkubasjon av jord avdekket at intensiveringen økte graden av denitrifikasjon og utslipp av N 2 O/N 2 O+N 2 i forhold til produktmengden. Uansett hvilke mekanismer som er bidrar til forsuring av jordsmonnet, er det klart at den utstrakte bruken av ammoniumbasert kunstgjødsel som finner sted i sørasiatiske land, potensielt kan forsure jordsmonnet til en grad av denitrifikasjon som fører til N 2 O-utslipp. Jordpåvirkning som følge av husdyrbeite er ofte et viktig fenomen i Sør-Asia, på grunn av økte populasjoner av både mennesker og husdyr. Det har ført til en signifikant reduksjon av CH 4 -opptaket i berørte skogsområder. Netto N 2 O-utslipp var imidlertid betydelig høyere enn forventet for skogsområder som ikke var berørt. Utviklingen av gjødselpolicyen og subsidieringsordningene i Nepal foregikk i fire faser: uten subsidier (fra 1952 til 1972), med subsidier (fra 1973/74 til 1996/97), med privatisering av kunstgjødselomsetningen (fra 1997/98 til 2007/08) og med gjeldende policy med gjødselsubsidier (fra 2009 til i dag). Majoriteten av bøndene (88 %) var ikke kjent med den nylige endringen av gjødselpolicyen.

6 På basis av forskningen som er gjennomført for denne avhandlingen, anbefales det å veie opp for økt matproduksjon med redusert påvirkning på jorda og atmosfæren (klimagassutslipp) ved å intensivere jordbruket på en bærekraftig måte. Bærekraftig intensivering av jordbruket kan oppnås ved å gjøre landets tjenester for jordbruksekspansjon mer formålstjenlige, og spesielt når det gjelder bruken av kunstgjødsel og ny teknologi.