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Doctoral Thesis
2023
Betriebswirtschaftliche Optimierung des Einsatzes landwirtschaftlicher Produktionsfaktoren am Beispiel von Traktoren und chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln
Betriebswirtschaftliche Optimierung des Einsatzes landwirtschaftlicher Produktionsfaktoren am Beispiel von Traktoren und chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln
Abstract (German)
Die deutsche Landwirtschaft befindet sich in einem Spannungsfeld aus beständigem Kostendruck und gleichzeitig steigenden gesellschaftlichen Forderungen nach einer nachhal-tigeren Bewirtschaftungsweise. Dies erfordert eine ständige Optimierung landwirtschaftlicher Produktionsfaktoren, zu denen auch der Traktoreneinsatz als wesentlicher Teil der Maschinen- bzw. Arbeitserledigungskosten sowie der Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel zählen. Die gesellschaftspolitischen Forderungen nach stärker zu reduz-ierenden Einsatzmengen und Risiken des chemisch-synthetischer Pflanzenschutzes schlagen sich in der aktuellen Gemeinsamen Agrarpolitik (GAP 2023-2027) der EU nieder. Mit den sogenannten Eco-Schemes werden finanzielle Mittel aus der ersten Säule der gemeinsamen Agrarpolitik an die Erfüllung konkreter umweltorientierter Bewirtschaftungsweisen geknüpft. Eins dieser Eco-Schemes „Bewirtschaftung von Acker- oder Dauerkulturflächen des Betriebes ohne Verwendung von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln“ adressiert in Deutschland die Reduktion von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmittel. Dabei werden bis zu 130 €/ha (2023) ausgezahlt. Solche Wirtschaftsweisen ohne chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel gewinnen perspektivisch an Bedeutung. Der beim Einsatz chemisch-synthetischer Pflanzenschutzmittel als Produktionsfaktor erkennbare dynamische Wandel ist auch beim Traktoreneinsatz erkennbar. Jedoch weniger aus rechtlicher Perspektive, sondern der Bedeutung nach. Dabei gilt: In der Kostenstruktur landwirtschaftlicher Betriebe kommt den Maschinenkosten eine große und wachsende Rolle zu. Die bedeutendste Gruppe innerhalb der Maschinenkosten stellen Kosten für Traktoren dar. Im Gegensatz zu chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln stehen sie in keiner direkten Beziehung zum Naturalertrag. Vor dem Hintergrund von international festgestellten nicht linearen Entwertungsverläufen von Traktoren und einer jüngst auch in deutschen Kalkulationsdaten aufgenommenen stärker leistungsabhängigen Entwertung, auch unterhalb der Auslastungsschwelle, stellt sich die Frage nach daraus folgenden Optimierungspotentialen. Insbesondere könnte die Bedeutung der Beschäftigungsdegression durch einen leistungsbedingten Wertverlust zurückgehen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit beiden Themenfeldern – chemisch-synthetischen Pflan-zenschutzmitteln und Landmaschinen am Beispiel von Traktoren – vor dem Hintergrund der betriebswirtschaftlichen Optimierung ihres Einsatzes. Sie untersucht zum einen das Entwertungsverhalten von landwirtschaftlichen Maschinen am Beispiel von Traktoren in Deutschland und welche Optimierungspotentiale sowie Empfehlungen sich daraus für landwirtschaftliche Entscheider ergeben. Zum anderen wird untersucht, welche betriebswirtschaftlichen Potentiale sich aus dem Eco-Scheme zur „Bewirtschaftung von Acker oder Dauerkulturflächen des Betriebes ohne Verwendung von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln“ am Beispiel einjähriger Ackerkulturen ergeben. Das Entwertungsverhalten der Traktoren wird mit hedonischen Preismodellen auf Basis von Onlineinseraten untersucht. Mittels multipler-linearer Regressionen mit dem transformierten Inseratspreis als abhängiger Variable werden betriebsstunden-, motorleistungs-, fabrikats- und altersabhängige Entwertungsfunktionen geschätzt. Sie deuten an, dass ein linearer Zusammenhang das Entwertungsverhalten von Traktoren nicht vollständig korrekt beschreibt. Die Entwertung folgt einem degressiven Verlauf und unterscheidet sich zwischen den Fabrikaten und Motorleistungsklassen. Die Entwertung ist auch von den Betriebsstunden abhängig. Diese Funktio-nen werden genutzt, um die Ökonomie von Neu- und Gebrauchtkäufen im Rahmen einer Investitionsrechnung zu vergleichen und die Bedeutung des optimalen Ersatzzeitpunktes und der Auslastung zu untersuchen. Mit dem Ergebnis, dass der Gebrauchtkauf vor allem bei niedrigen Auslastungsgraden bis etwa 300 h/a rentabel ist. Bei einer hohen Auslastung von mehr als 900 h/a ist ein Neukauf vorzüglich. Das größte Optimierungspotential liegt in einer möglichst hohen Auslastung. Auch bei einer leistungsbezogenen Entwertungskomponente bleibt also die Beschäftigungsdegression entscheidend für die Optimierung von Maschinen-kosten. Der optimale Ersatzzeitpunkt ist weniger bedeutend. Von ihm kann, meist, um Jahre abgewichen werden, ohne dass die Durchschnittskosten im Modell um mehr als 1% steigen. Außerdem werden in der Arbeit vor dem Hintergrund der Inflation der Jahre 2022 und 2023 und des technischen Fortschrittes die Preissteigerungen von neuen und gebrauchten Traktoren gegenübergestellt. Letztgenannter Ansatz verwendet Quantilsregressionen und nutzt Auktionsergebnisse als Datengrundlage. Technischer Fortschritt bzw. dessen Auswirkung auf die Preissteigerung kann bei Traktoren nachgewiesen werden. Der Preisanstieg von neuen und gebrauchten Traktoren im Zuge der Inflation ist zumindest in den betrachteten Jah-ren vergleichbar. Die hedonischen Modelle wurden mit einer Befragung flankiert, bei der Preisschätzungen landwirtschaftliche Akteure mit den Modellen verglichen wurden. Die hedonischen Modelle zeigen sich in der Befragung den menschlichen Schätzungen überlegen. Allgemein sollte der Restwert am Ende der angestrebten Nutzung sorgfältig geschätzt werden. Auf diesen kann auch vor dem Hintergrund der Ergebnisse weiterhin im Sinne einer Durchschnittskostenbetrachtung linear abgeschrieben werden. Allerdings sollte die lineare Abschreibung auf eine bestimmte Anzahl von Jahren nicht initial zur Restwertbestimmung genutzt werden. Bei der betriebswirtschaftlichen Optimierung und volkswirtschaftlichen Beurteilung der angestrebten Pflanzenschutzmittel und -risikenreduktion erfolgt ein Methoden- und Empiriewechsel. Anhand einer schlagbasierten und georeferenzierten Landnutzungsmodellierung, die auf linearer Programmierung basiert, wird der Deckungsbeitrag des konventionellen Anbaus von Ackerbaukulturen unter Berücksichtigung von Restriktionen auf kommunaler Ebene maximiert. Verschiedene Preisszenarien und Förderhöhen für das erwähnte Eco-Scheme werden betrachtet. Das Niveau gewünschter Naturalproduktionsmengen und Arbeitskräfteverfügbarkeit werden variiert, um Elastizitäten der Umsetzungspotentiale aufzuzeigen. Es werden ergänzend verschiedene Pflanzenschutzindikatoren betrachtet, um Aussagen zur ökologischen Wirksamkeit bzw. veränderten Risiken von chemisch-synthetischen Pflanzenschutzmitteln und damit zum Beitrag für die Farm to Fork Strategie ableiten zu können. Demnach weißt das untersuchte Eco-Scheme bei der aktuellen Förderhöhe von 130 €/ha unter der Annahme von konstanter Arbeitskräfteverfügbarkeit und konstanter Bereitstellung von Naturalerträgen (gemessen in Getreideeinheiten) ein begrenztes Umsetzungspotential auf. Es beträgt gemäß Modell 12,8% des konventionel-len Ackerlandes in Baden-Württemberg. Legt man ein Produktpreisszenario auf dem erheblich höheren Niveau des Frühjahres 2022 zu Grunde, sind es nur 4,3%. Bei gelockerten Restriktionen für die Arbeitskräfteverfügbarkeit und die Bereitstellung von Naturalerträgen steigt das Umsetzungspotential an. Der Rückgang verschiedener Pflanzenschutzindikatoren fällt gegenüber dem Umsetzungspotential geringer aus. So geht beispielsweise die insgesamt eingesetzte Wirkstoffmasse im beschriebenen Basisfall um 4,4% zurück. Der Effekt des Eco-Scheme auf die eingesetzte Wirkstoffmasse und andere Pflanzenschutzindikatoren ist zumindest bei der aktuellen Förderhöhe gering. Die Umsetzung des Eco-Schemes kann insbesondere in Sommergetreidearten und auf ertragsschwachen Standorten rentabel sein. In Zuckerrüben und Kartoffeln kommt es bei der angestrebten Höhe der Förderung faktisch zu keinem Verzicht auf chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel. Eine höhere Förderung als 130 Euro/ha würde zu Mitnahmeeffekten führen und einen trade-off zwischen der Effek-tivität der Reduktion und ihrer Kosteneffizienz darstellen. Für eine Implementation pflanzenschutzmittelfreier Anbauverfahren auf landwirtschaftlichen Betrieben muss beachtet werden, dass der Arbeitskraftbedarf durch die Umsetzung steigen wird. Eine Handlungsempfehlung für die Politik ist somit nicht ausschließlich, das Prämienniveau zu erhöhen, sondern eine nach Kulturen abgestufte Förderung zu erwägen. Limitationen der vorliegenden Ergebnisse ergeben sich aus den verwendeten Daten, Annahmen und der Methodik. Onlineinserate von Traktoren stellen keine echten Verkaufsvorgänge dar. Allerdings zeigen sie enge Zusammenhänge zu Auktionsergebnissen. Beim Eco-Scheme sind insbesondere die ange-nommenen Ertragsverluste durch den Verzicht auf chemisch-synthetische Pflanzenschutz-mittel mit Unsicherheit behaftet. Das verwendete Landnutzungsmodell unterstellt einen ra-tionalen und risikoneutralen Gewinnmaximierer. Auch wenn das Modell sinnvolle Einblicke in ökonomische Aspekte und Potentiale des Pflanzenschutzmittelverzichtes liefert, kann es landwirtschaftliche Entscheider nicht vollständig abbilden, zumal die Betrachtung die Betriebsebene ausklammert. Dies zeigt sich daran, dass die reale Umsetzung des Eco-Schemes deutlich unter den vom Modell erwarteten Werten zurückbleibt. Ein Forschung-sansatz für die Zukunft ist, die Betriebsebene in die Landnutzungsmodellierung zu integrieren, um Aussagen über Landnutzungssysteme mit ganzheitlichem Verzicht auf chemisch-synthetische Pflanzenschutzmittel zu ermöglichen. Obwohl sich die Arbeit auf zwei Produ-tions- und damit Kostenfaktoren der landwirtschaftlichen Produktion beschränkt, ist die Betrachtung beider Themenfelder von nicht zu unterschätzender Bedeutung, insbesondere im Arbeitsalltag von Landwirten. Die Ergebnisse sind aber auch für politische Entscheider relevant. Dies zeigt sich gegenwärtig bei der Reduktion von chemisch-synthetischen Pflan-zenschutzmitteln.
Abstract (English)
German agriculture is caught between constant cost pressure and, at the same time, increasing societal demands for more sustainable farming practices. This requires constant optimization of the use of agricultural factors of production, including tractors as a significant part of machinery costs, as well as chemical-synthetic pesticides. The current Common Agricultural Policy (CAP 2023-2027) of the EU reflects the demands for significant reductions in the use and risks of chemical-synthetic pesticides. With the so-called Eco-Schemes financial resources from the first pillar of the Common Agricultural Policy are linked to the fulfillment of concrete environmentally oriented management practices. One of these Eco-Schemes ad-dresses the reduction of chemical-synthetic pesticides in Germany by promoting a oneyear avoidance of synthetic-chemical pesticides in certain crops with up to 130 €/ha. Such farming methods without chemical-synthetic pesticides are gaining importance. The dynamic change evident in the use of chemical-synthetic pesticides as a factor of production can also be seen in the use of tractors. Not so much from a legal perspective, but in terms of their importance. Machinery costs play a significant and growing role in the cost structure of farming opera-tions. Tractor costs are the most important group of machinery costs. In contrast to chemical-synthetic pesticides, they are not directly related to yields. In the light of the internationally observed nonlinear devaluation of tractors and the recent inclusion of more performance-based devaluation in German calculation data, even below the utilization threshold, the ques-tion arises about the resulting optimization potentials. In particular, the importance of utilization rate could decrease due to a performance-related devaluation. This thesis deals with both topics - chemical-synthetic pesticides and agricultural machinery using the example of tractors - and of the managerial optimization of their use. It examines the devaluation behavior of agricultural machinery using the example of tractors in Germany and which optimization potentials and recommendations result from this for agricultural decision-makers. The study also examines the economic potential of the Eco-Scheme mentioned using arable crops as an example. The devaluation behavior of tractors is investigated using hedonic price models based on online advertisements. Multiple linear regressions against the transformed advertisement price are used to estimate devaluation functions depending on operating hours, engine power, manufacturer, and age. They suggest that a linear relationship does not fully describe the devaluation behavior of tractors correctly. The devaluation follows a degressive course and differs between manufacturer and engine power classes. The devaluation also depends on the operating hours. These functions are used to compare the economics of new and used tractor purchases with investment calculations and to investigate the importance of optimal replacement timing and utilization. The result is that second-hand purchase is profitable at low utilization rates of up to about 300 h/a. A new purchase is advantageous at high utilization rates of more than 900 h/a. The greatest optimization potential lies in high utilization rates. Thus, even with an output-related devaluation component, utilization remains decisive for reducing machine costs. The optimal replacement is less important. In most cases, it can be deviated from by years from the optimal replacement time without increasing average costs by more than 1% in our model. Against the background of inflation in 2022 and 2023 and technical progress, the paper compares the price increases of new and used tractors. The latter approach employs quantile regressions and uses auction results as the data basis. Technical progress respectively its effect on increasing prices can be demonstrated for tractors. The level of price increase of new and used tractors in the course of inflation is comparable, at least in the years considered. The hedonic models were flanked with a survey in which price estimates of agricultural actors were compared with the models. In this survey the model predictions are shown to be superior to the human estimates. Generally, the remaining value at the end of the intended use should be carefully estimated. Based on the results, straight-line depreciation can still be applied to this value in the sense of an average cost ap-proach. However, straight-line depreciation should not be used initially to determine residual value. A change of method and empirical approach is made in the business optimization and economic assessment of the targeted reduction of use and risk of chemical-synthetic pesticides. A field-based and georeferenced land use model based on linear programming is used to maximize the gross margin of conventional farmed arable crops, taking into account restrictions at the municipal level. Different price scenarios and subsidy levels for the mentioned Eco-Scheme are considered. The aspired natural production level (measured in grain units) and labor availability vary to show the implementation potentials' elasticities. In addition, various crop protection indicators are considered in order to be able to derive statements on the ecological effectiveness or changed risks of chemical-synthetic pesticides and thus on the contribution to the Farm to Fork strategy. According to this, the investigated Eco-Scheme has a limited implementation potential at the current payment level of 130 €/ha under the assumption of constant labor availability and provision of natural yields. It amounts to 12.8% of the conventional arable land in Baden-Württemberg in our model. If a product price scenario at the higher level of spring 2022 is taken as a basis, it is only 4.3%. The implementation potential increases with relaxed restrictions on labor availability and the provision of natural production. The decline in various crop protection indicators is smaller than the implementation potential. For example, the total active substance mass used decreases by 4.4% in the base case described. The effect of the Eco-Scheme on the active substance mass used and other crop protection indicators is small, at least at the current funding level. Implementing the Eco-Scheme is particularly profitable in summer cereals and low-yielding sites. In sugarbeet and potatoes, the current payment level does not result in avoiding chemical-synthetic pesticides. Higher payments than 130 €/ha would lead to deadweight losses and represent a trade-off between the effectiveness of the reduction and its cost efficiency. For implementation of pesticide free farming systems on farms, it must be noted that labor requirements will increase due to implementation. A policy recommendation is not to exclusively increase the payment level, but to consider a differentiated crop specific payment. Limitations of the results arise from the data, assumptions, and methodology used. Online tractor listings do not represent actual sales. However, they show close correlations to auc-tion results. In the case of the Eco-Scheme, the assumed yield losses from not using chemical-synthetic pesticides are subject to uncertainty. The land use model used assumes a rational and risk-neutral profit maximizer. Even though the model provides meaningful insights into economic aspects and potentials chemical-synthetic pesticides avoidance, it cannot fully represent agricultural decision-makers, especially since the model excludes the farm level. This is shown by the fact that the actual implementation of the Eco-Scheme falls significantly short of the values expected by the model. A research approach for the future is to integrate the farm level into the land use model to enable statements about land use systems with holistic avoidance of chemical-synthetic pesticides. Although the work is limited to two factors of production and thus cost factors of agricultural production, the consideration of both topics is important and should not be underestimated, especially in the daily work of farmers. However, the results are also relevant for political decision-makers. This is particularly evident in the reduction of CSP.
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Faculty
Faculty of Agricultural Sciences
Institute
Institute of Farm Management
Examination date
2023-12-01
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Language
German
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Publisher place
Classification (DDC)
630 Agriculture
Original object
Free keywords
Standardized keywords (GND)
Sustainable Development Goals
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