研究

生态和金融策略提供互补的好处小农气候适应能力:洞察力从一个仿真模型

• 文摘
• 介绍
• 方法
  • 模型的目的
  • 实体、状态变量和鳞片
  • 过程描述
  • 反馈回路
  • 校准和规范的家庭类型
  • 复原策略
  • 结果测量:减贫和减震
  • 仿真实验
• 结果
  • 动力学模型
  • 减震
  • 减贫
  • 保险和覆盖作物特性的影响
  • 敏感的社会环境特征
• 讨论
  • 小额保险本身可能不会减少贫困
  • 基于生态农场管理提高韧性
  • 利用生态和气候顺应金融互补性
  • 我们的研究结果的普遍性
• 结论和建议
• 对这篇文章
• 确认
• 数据可用性
• 文献引用

介绍

如何支持气候弹性小农农业系统仍然是不确定性和争论的主题研究和开发组织(汉森等。2019年,Tomich et al . 2019一个)。小额保险等机构干预计划最近上涨动力,农业发展和减贫的工具在全球南方(黑兹尔et al . 2010年,2013年SwissRe克雷默et al . 2019年)。同时,人们越来越追求生态强化维持或增强的生计和自然资源(Bommarco et al . 2013年,粮农组织2018年HLPE 2019)。这些金融和生态策略作为一种保险形式通过减少农业生产风险,然而他们功能通过不同的机制:生态保险提高生态功能稳定和增加产量随着时间的推移,而金融保险稳定农业收入在季节性的基础上对气候变化的影响。考虑到这些不同的机制,生态和金融策略可以提供福利小农异构的系统在整个人口和随着时间的推移。因此,当考虑在一起,这些不同的策略可能是互补的。可持续发展方面取得进展。因此需要一个集成的视角生态和金融发展战略的好处。我们的目标是提供一个宝贵的贡献向这一目标进行严格的比较评估的两个特定的生态和金融策略可能如何影响气候弹性小农。

小额保险是一种low-sum金融保险专门针对低收入家庭。近几十年来,它已经获得了牵引在国际农业社区作为复原策略(SwissRe 2013年,穆勒等。2017年,克雷默et al . 2019年)。干旱期间通过提供经济补偿,小额保险直接构建事后应对能力(即。后,震惊事件的发生)的小农家庭。此外,通过减少生产风险,小额保险可以提供事前的好处,使厌恶风险的家庭从事不同生产活动和潜在摆脱贫困陷阱(巴雷特et al . 2007年卡特et al . 2018年)。基于索引的保险,奖金根据预定的景气指数(如降雨量)提倡可持续发展作为一种工具,因为它有助于克服的一些“道德风险”问题与传统indemnity-based保险,即。保险家庭的倾向,减少自己的风险管理和保险公司增加成本(黑兹尔et al . 2010年)。

基于生态农业管理实践原则采取一种不同的方法小农应对气候变化能力。通过增加生态系统功能和多样性,他们提供农民一种自然保险(手指和曼2015年,瓦伦特等。2019年,他et al . 2020年)。特别是氮(N)的种植修复豆科作物肥田被纳入土壤作为绿肥构建弹性通过增加土壤有机质(SOM)和养分有效性,这有助于维持或增加作物产量随时间没有其他外部输入(et al . 1998年时候Snapp et al . 2005年,Blanco-Canqui et al . 2012年,Bommarco et al . 2013年)。使用豆类作物肥田绿色肥料收到越来越多的关注(学术文献,从政府和非营利组织和发展组织)的方法来构建小农弹性通过保护农业、再生农业和农业生态学(Florentin et al . 2011年,凯和2017年Quemada Wittwer et al . 2017年,粮农组织2018年HLPE 2019)。

尽管他们的好处,小额保险和豆类覆盖种植表现出潜在的权衡,可能影响他们的相对性能。例如,保险通常不鼓励可持续管理实践(2013 O ' connor),甚至可能导致社会环境适应不良的结果系统(穆勒et al . 2017年)。相比之下,采用豆科覆盖种植可能导致短期劳动力的损失或收益作为农民过渡到新的管理实践和构建土壤肥力(马提尼et al . 2004年)。支出的结构,这些策略提供可能也有助于发散效应;尽管需要年度成本,基于索引的事后好处小额保险只有经历冲击年指数被触发,而覆盖种植提供了一个更加一致,尽管可能更小、经济效益(Rosa-Schleich et al . 2019年)。当考虑在一起,因此,小额保险,覆盖种植提供互补的好处(汉森et al . 2019年)。

然而,它仍然是一个挑战来理解(即条件。,when, where, and for whom) under which each of these strategies may be most beneficial to smallholder climate resilience. A deeper understanding of their benefits can help to inform and target agricultural research and development and contribute to the debate on the relative merits of financial and ecological development approaches (Tomich et al. 2019b)。的起源研究小额保险和豆类的影响覆盖种植对全球农业阶段,观测数据集不存在评估相关或互补的效果。此外,这两种策略涉及家庭资产之间的反馈和潜在的生态系统,需要一个集成的生态视角。

基于流程的仿真模型是强大的工具来扩展这些关系的理解和反馈超越现有的实验数据集,以及探索条件和过程的变化是不可能控制的领域(Magliocca et al . 2013年)。仿真模型,结合社会和生态过程(今后生态模拟模型)被广泛用于探索问题相关的弹性和小农农业生计(Kremmydas et al . 2018年,杜丝勒et al . 2019年,艾格力et al . 2019年)。在小额保险的背景下,基于个体模型(ABM)被用来表明可能存在长期适应不良的反馈与牲畜保险在田园系统(约翰·et al . 2019年)。模型将土壤养分动态表明,信贷,肥料,和改良种子可以帮助减少贫困,但并不能保证长期生态可持续性(Schreinemachers et al . 2007年)。基于过程的模型已经被用来探索不同的政策来缓解的影响(Kaye-Blake et al . 2019年)和N损失评估贫困陷阱的出现(Stephens et al . 2012年)。然而,尽管生态模拟模型的适用性探讨短期和长期权衡和比较不同复原策略在一个人口,这样的时间和分配效应很少研究(威廉姆斯et al . 2020年)。

在这项研究中,家庭层面,我们开发了一个生态混合农畜小农农业系统的仿真模型。而不是校准到一个特定的位置,模型是故意程式化,代表了许多混合农畜系统在全球的一般特征。因此,模型的目的是作为一种工具来生成假设在特定上下文中得到实证检验研究人员,以及说明关键生态动力学相关通知未来的干预措施,针对扶贫项目,或公共政策。

使用这个模型,我们解决以下问题:

1. 的相对影响种植豆类作物肥田绿肥和指数型作物保险小农家庭的气候弹性?
2. 这些影响有短期和长期互补?
3. 这些策略差异如何影响富人和穷人家庭吗?

在回答这些问题,我们实施弹性的概念使用家庭财富和收入的措施。在模型中,这些经济措施是由生态资本(即。土壤养分)。因此,我们看来是农林牧渔业。我们假设金融保险在短期内提供更大的弹性福利,但是随着时间的推移,覆盖种植对SOM提供平等的好处或优越的弹性福利。因此,当应用在一起,随着时间的推移将演示互补的策略。此外,由于覆盖种植构成进步农业生态系统的生态适应性,我们预期它的好处与土壤肥力退化是最有份量的贫困家庭。

方法

我们的模型描述一般遵循概述,设计理念,细节,决定(奇数+ D)格式(穆勒et al . 2013年)。我们提供完整的协议附录1。Python实现的模型和代码可在CoMSES.net(参见数据可用性的声明)。

模型的目的

生态仿真模型开发调查气候顺应在小农混合农畜系统中,普遍在许多旱地地区在全球南方,在作物生长受到降雨(鲍威尔等人。2004年,桑顿和埃雷罗2015)。更容易地解决关键生态动力学,我们试图限制模型复杂性(太阳et al . 2016年)。因此,模型没有从广泛的经验数据来表示一个特定的位置,但我们画几个参数从埃塞俄比亚数据源定义的相对尺度的模型元素(例如,农作物和牲畜价格)。我们亲切地叫粉碎模型:程式化模型农业小农家庭。

我们的模型分析了家庭层面适应策略选择的一般机制影响气候的适应能力。由于模型的程式化的性质,我们不寻求直接生成技术建议通过模型分析。相反,我们的评估计划(1)生成假设可以被研究人员在未来的实证研究和测试(2)提供理论基础为未来的农业发展和减贫项目整合生态和经济的适应策略。

实体、状态变量和鳞片

模型(图1)代表的小农家庭人口从事农业和财富的形式只牲畜。每个家庭是由静态定义的土地收入和财富和消费需求和动态。牲畜放牧在田间作物残留物和外部牧场的结合,这不是显式地建模。每个家庭的土地(或“场”)有一个进化水平的有机和无机养分,影响作物产量的动态。模型空间内隐,没有超出家庭环境反馈表示,和家庭不互动。

过程描述

模型在一年一度的时间步。每年的仿真涉及的计算(1)土壤养分流动,作物产量(2),(3)家庭收入和财富。

营养动力学

土壤养分的模型表示两个池:有机和无机。有机池代表SOM和土壤有机氮在程式化的方式与通量主要对应于有机N SOM的一部分。虽然作物产量也受到其他营养物质,我们专注于N,因为它通常是最限制作物生长的养分(罗伯逊和Vitousek 2009)。我们今后将这池作为SOM,尽管我们注意,我们使用公斤N /公顷量化它而不是土壤体积的百分比。每年,无机养分矿化添加有机物质和SOM池(图1)。这些无机营养物质可用于一年的粮食作物。

有几个点的营养物质进入和离开该系统(图1)。首先,通过浸矿化营养丢失的一小部分。这个分数高水平较低的SOM (et al . 1998年时候Bommarco et al . 2013年)。第二,所有养分收获中包含组件的农作物出口建模系统。第三,10%的作物残留物被假定为丢失或删除(Assefa et al . 2013年)。营养物质通过牲畜粪便进入系统,定性代表营养从外部进口牧场。因此,家庭更大的牲畜群有较大的SOM的增加,和一致的种植没有补给的SOM会随着时间慢慢降低土壤肥力(李维斯1997)。

在许多混合农畜系统,家庭应用无机肥料补充土壤中作物生长的营养物质。然而,无机肥料是不包括在这个版本的模型。对家庭决策包括肥料将需要额外的假设与化肥使用和家畜营养管理,以及复杂的动力学模型。我们解释我们的结果的这一假设。

气候和作物产量

我们使用收益率差距的概念建模的作物产量,产量减少的最大潜在价值通过水和/或营养限制(Tittonell和马毛绳2013)。我们第一次模拟区域气候条件,这是相同的所有家庭和独立采样每年从正态分布。使用这个,我们计算字段级水减少的因素。在这里,字段级SOM有助于减少干旱敏感性(Bommarco et al . 2013年)。接下来,如果可用的字段级无机N是不足以产生这种water-constrained产量、产量有限的可用无机N .最后,结果值是由一个字段级摄动,正态分布的随机误差项。这个术语在概念上代表所有不可控因素影响作物产量和其他家庭层面的冲击,积极或消极,以及当地的变化在区域内观测到的气候条件包含一个小农家庭人口。

家庭收入和财富

模型使几个假设对家庭收入和财富。首先,家庭无法获得金融储蓄,而是使用牲畜作为一个银行账户。因此,财富和牲畜是等价的模型。第二,我们不认为非农就业市场。第三,家庭无法购买饲料牲畜在基线条件下,使畜牧业成为财富股票风险。这些条件的特征很多混合农畜系统在全球南方(鲍威尔等人。2004年,桑顿和埃雷罗2015),牲畜的主要储蓄机制。我们解释我们的结果在这些假设的光。

家庭拥有一个固定的年度消费需求。他们挣的收入仅仅收获作物,每年以一个恒定的价格出售。如果净利润是盈余,家庭增加他们的财富商店购买牲畜。如果净利润在赤字,家庭出售所需数量的家畜作为应对措施(Bellemare巴雷特2006年,莫约和Swanepoel 2010)。如果收入是在赤字和家庭没有可用的财富商店,我们假设他们可以完全(即减少消费。,财富不能消极,建模和家庭不退出系统)。最后,我们不要模型牲畜繁殖或死亡率。

家庭积累财富的能力是受到牲畜饲料的可用性(Valbuena et al . 2012年,Assefa et al . 2013年);我们假设一个固定比例的牲畜饲料需求必须来自田间作物残留物和家庭无法让牲畜,他们不能养活。因此,家庭更大的土地面积(即。,producing a greater quantity of crop residue) have larger wealth capacities. Additionally, this implies that in a year of complete crop failure, households lose all livestock that were dependent on crop residues.

反馈回路

模型的结构意味着一个反馈回路的存在;剩余收入使牲畜的积累,提供额外的有机物质,既增加干旱敏感性和减少未来的作物产量和收入。一个家庭的能力经验这种积极的反馈循环,即使是由一种组合随机因素;家庭的属性,如土地禀赋和SOM确定他们的创造能力,从而使他们特定的轨迹。此外,家庭层面引入了随机产生影响程度的特性转化通过路径依赖模型;一个不幸的家庭一年(即。,has a large, negative random effect in their crop yields) may be pushed into a poverty trap (Tittonell 2014, Haider et al. 2018) with decreasing livestock herds, SOM, crop yields, and income.

校准和规范的家庭类型

鉴于我们的兴趣探索弹性策略的分配效应,我们指定的模型与三种类型的家庭,只在他们的土地禀赋不同。我们称这些类型为:土地匮乏,中间,和生死。我们使用面向模式的建模(POM;格林et al . 2005年)来估计未知模型参数的值导致的一组所需的紧急行为模型。定性代表慢性和暂时的贫困动态(巴雷特2005年),我们选择基线参数,这样土地匮乏的家庭(即“总是贫穷”。,永远保持积极的财富水平在整个模拟),中产家庭”有时穷,“生死家庭“永不贫穷”。另外,我们要求SOM基线条件下不会增加到最大值,中产家庭可以从危机中恢复过来。在附录1中看到更多的细节。

复原策略

我们代表小额保险和豆类覆盖种植模式的场景,而不是作为一个明确的决策过程的结果。因此,我们没有关注“如何”的问题,扩大这些策略的使用。相反,我们探索的潜在益处可能每个策略都是“如果”,当这些好处可能经历,以及由谁。因此,我们认为,家庭总是从事一个给定的策略,无论他们过去的经验和财富。

我们有一个指数型作物保险的代表。一个家庭保险每年必须支付的溢价和接收支付参与任何一年的气候条件低于预先确定阈值(例如,10^th百分位)。股息率是相同的所有家庭,相当于平均气候条件下的作物产量,假设养分限制因子为0.5。保险赔偿的补充家庭的收入,在固定收入相比,可以用来购买家畜的饲料。因此,保险减少财富证券和代表资产保护的一种形式,而不是替换(卡特et al . 2018年)。因为我们没有模型肥料或其他农业生产投资,我们认为只有事后应对小额保险的影响而不是它事前的风险降低的好处。

豆类作物肥田是生长在休闲的季节和土壤纳入绿色肥料。通过生物N₂固定和生产高氮生物量、绿色肥料提供额外的有机土壤N的输入。封面上放牧牲畜不作物。我们假设覆盖作物的增长下降不良降雨条件下作物产量一样;因此,在一年内没有降雨,覆盖作物失败,没有固定N (Serraj et al . 1999年)。我们假定一个年度财务成本等于年度成本的保险。通过假设覆盖种植所需的劳动力可能适用于其他创收活动,这个金融代理劳动是适当的。

结果测量:减贫和减震

我们在两个截然不同的方式实施气候变化适应能力。我们概念化这两个嵌套在描述“发展弹性能力随着时间的推移……面对各种压力和避免贫困的无数冲击”(巴雷特和Constas 2014)。第一个措施表示家庭避免贫困的长期能力(即。,retain positive livestock holdings) in the presence of climate variability and evolving SOM levels.

我们将这种韧性测量称为“减贫”能力,R^观点:

(1)

的概率评估超过300模型复制的时间吗T_观点(例如,T_观点= 50年)。我们进行了收敛性分析来确定适当数量的模型复制,确保我们的估计没有强烈影响模型特性转化(附录2)。

将一个家庭的减贫能力掩护下种植(CC)和保险(Ins),我们计算:

(2)

在哪里≻符号是解读为“比”。

第二弹性衡量评估一个家庭的短期能力维持或增加其收入的干旱。我们把这称为“减震”能力,R^冲击。其测量需要一些解释。首先,我们模拟了系统随机生成的气候变化与单(即“冲击”。年,干旱事件)实施T_冲击。我们测量了干旱气候分布的严重程度的百分比。例如,干旱事件代表了20年的1 5%。干旱与模型通过其影响粮食作物和覆盖作物产量同年,以及任何可能的保险支出(图1)。这可能长期影响如果家庭需要出售牲畜,因为这不仅减少了他们未来的缓冲能力,减少有机N的输入字段。

调查的时间动态减震能力,我们跑实验在两个不同的维度。第一个维度表示的时间点冲击发生在模拟(T_冲击)。因为这两种策略(小额保险和覆盖种植)应用于每一年,T_冲击相当于给定策略的时间一直在使用。第二维度代表的时间和恢复的影响冲击评估(T_评估)。

因此,我们计算:

(3)

比较两种策略下的震荡能力的一个家庭,我们计算:

(4)

探讨两种策略之间的互补性,我们比较了弹性结果(即与战略实施在一起。,the households engage in both microinsurance and cover cropping and paying the costs for both) against the outcomes of each strategy in isolation. We considered complementarity as a situation in which engaging in both strategies yielded additional benefits above that derived from engaging in one strategy alone (either cover cropping or microinsurance) and a tradeoff as a situation in which engaging in both strategies was less beneficial than engaging in a single strategy. Tradeoffs may occur, for example, if the benefits of adding microinsurance to complement cover cropping do not offset the increased cost for the insurance premiums.

对于两种措施的韧性,我们专注于财富和收入似乎仅仅代表经济成果,而非生态的。然而,因为一个家庭的财富——和创收能力由SOM介导随着时间的推移,我们间接地把生态资本到弹性的措施。此外,通过我们的双弹性测量,我们结合稳定属性能够抵抗或进行定性结构(1973年温和)的变化。因此,一个有弹性的家庭既能应对drought-induced干扰,抵制进入生态退化的“贫困”状态。然而,由于我们没有专注于家庭决策或景观水平的过程,我们没有考虑方面适应性反应相关的弹性或变革的系统级转换(沃克Folke 2016, 2020)。

仿真实验

我们结构化分析分为四个主要实验(表1)。第一和第二实验分别研究了减震能力(R^冲击)和降低贫困的能力(R^观点)下的家庭范围的时间范围。在这两个实验,我们研究了弹性掩护下种植和小额保险,以及这两种策略来实现。在第三个实验中,我们测试了不同的假设两种策略的成本和收益的影响弹性比较(例如,P (CC≻Ins)^冲击和P (CC≻Ins)^观点)确定内部区域的参数空间(2002年的总裁)。这里,我们系统不同的年度成本和小额保险覆盖种植,小额保险“罢工率”(即。,年百分比支付),N的数量固定的覆盖作物。当小额保险成本因素,保险精算公平。不到一个代表保险补贴和成本因素因子大于1意味着保险公司净利润。

在最后的实验中,我们探索如何弹性比较在不同的社会环境条件下改变。要做到这一点,我们在模型的参数进行了敏感性分析。我们雇了一个元模型方法对全球敏感性分析(Iooss和Lemaitre 2015)我们首先跑我们的模型在一个广泛的摄动参数配置,然后配合非参数回归模型来解释这两个弹性评估摄动参数空间变化。元模型,我们构建了一个衡量的“部分依赖,”描述了每个参数之间的关系和弹性措施评估的元模型。附录3中我们描述了这种方法。

结果

动力学模型

展示我们的主要实验的结果之前,我们首先说明的代表行为模型下三个模拟:基线条件与普通气候变化(图2),后一个干旱(图2 b),和两种策略(图2 c)。最有效的展示模型的相关特性,我们评估不同的时期和不同的结果的措施在每个代表模拟。

首先,作为指定的校准方法,在基线条件下,常规的气候变化,土地匮乏的家庭没有获得足够的收入来满足他们的消费需求,所以总是成为可怜的(即。,没有财富),而中产家庭有时成为贫穷和生死家庭从来都不是可怜的(图2)。发散的结果为中产家庭强调模型中的路径依赖;中产家庭开始模拟在相同的条件下,但作物产量的计算的随机性导致不同的轨迹,特别是干旱导致一些家庭不可逆转地失去他们的财富储备或经历暂时的贫困。有积极的家庭财富储备,通过外部从牲畜肥料养分输入,能够维持他们的SOM,但SOM稳步下降为家庭没有财富储备(图2)。一个强加的干旱导致财富持续几年下降(图2 b)。由于wealth-SOM反馈模型中,这导致了SOM略低于drought-free反事实的(图2 b)。

小额保险,覆盖种植影响模型动力学在几个方面。小额保险的保费成本10%的平均收益率,稍微减少收入在常规几年,但是保险支出缓冲干旱时支出的影响(图2 c)接收。一般覆盖种植的利益收入增加随着时间的推移,在较高的年降雨量是最强的(图2)。这些效应是由于较高的无机养分有效性(覆盖作物残留的分解),减少了营养程度抑制作物产量。因为营养可用性更强降雨的关键年当水不是一个限制因素,因此最大的好处是经验丰富的在这些时间。

减震

我们的结果符合我们的主要假设,表明保险作为一种事后应对策略比从干旱在短期内复苏,但这有一个时间,除了涵盖种植提供了更大的好处(图3)。这不是一个点,然而,但一行(T_冲击T_评估)对。当评估的影响仅仅是在今年的冲击(T_评估= 1),保险是更可取的策略(例如,P (CC≻Ins) < 0.5)在100%的模拟。经过15年的豆类覆盖种植,需要大约5年的冲击后累计覆盖作物的好处大于利益的保险支出(即。,过渡到红色在图3)。25年的种植,这减少到3。这些影响定性一致的三种家庭类型(附录4,图A4.3),显示所有类型的家庭强烈受益于保险的冲击。然而,当干旱并不是严重到足以引发保险支付,覆盖种植持续提供优良的减震好处(附录4,图A4.4)。

因为小额保险的强大力量的缓冲干旱的影响,增加小额保险来补充覆盖种植总是增加减震能力(图4)。相比之下,增加覆盖种植补充小额保险在短期内导致权衡(黑色区域在图4 b)。这是有两个原因。首先,今年的干旱(例如,T_评估= 1),作物产量都受制于水资源而不是营养的可用性,因此覆盖种植提供很少或没有直接收益来抵消成本。第二,它需要时间覆盖种植建立SOM和,因此,土壤的保水能力。因此,权衡时更强大T_冲击更低。然而,作为涵盖的时间种植实践(即增加。,因为T_冲击水潴留增加),其直接好处通过更高的SOM导致的互补效应甚至休克(图4 b)。同样,作为T_评估逐步增加,覆盖种植提供更大的利益,导致长期的互补性。额外的实验表明,小额保险的长期效益和豆类作物肥田大于这两种策略的总和,即。,它们协同(附件5)。

减贫

常规气候变化下,豆类覆盖种植减少贫困(图5)。土地匮乏的效果是最强的家庭,50年后覆盖种植的21%更可能避免贫困。中产家庭,覆盖种植几乎完全消除贫困。这些强有力的效应是通过生态反馈解释说,覆盖种植使;更高的SOM增加家庭的生产能力,从而增加收入随时间(附录4,图A4.1A)。,然而,有一个一到两年时间,覆盖种植的成本大于收益,导致收入减少所有家庭类型(附录4,图A4.1A)。

结果显示一个非常不同的保险生效;土地匮乏和中产家庭、保险(建模与事后应对利益唯一的)并不是有效的扶贫机制(图5)。尽管减少收入变化,较低的平均收入在死去,因为所需的保险费支付导致财富的平均水平较低和SOM(附录4,图A4.1)。这表明尽管保险精算公平,所需的保险费支付可以使生态反馈模型中,冲击年支出不定期年来充分弥补收入损失。

互补,对土地匮乏和中产家庭,增加覆盖种植补充小额保险成功减少贫困(图5)。然而,特别是土地匮乏的家庭,反过来是不正确的;添加小额保险来补充覆盖种植增加贫困覆盖耕作本身的水平之上。因此,模型的条件下,增加意味着收入,在这种情况下,通过覆盖栽培,是一种更有效的扶贫战略比减少收入可变性。

图5中的减贫措施评估是生死无关家庭因为他们没有贫困基线条件下的风险。补充实验显示,与土地匮乏和中产家庭相比,小额保险使一个积极的生态反馈水平较高的财富和SOM(附录4,图A4.1)。因此,家庭不容易获得一些利益的减少贫困收入可变性提供的小额保险。检查这对生死的家庭更深入,在附录6中我们评估策略的影响的规避风险的工具。在一系列的风险规避水平,小额保险为生死家庭提供福利。这个好处是首先比覆盖种植,但是随着时间的推移覆盖种植的效用超过小额保险的受益。

保险和覆盖作物特性的影响

减震小额保险的优越性是健壮的变化假设策略特点(无花果。6 b、6 d)。当评估减震在三年恢复时期,保险提供相提并论或优越的福利覆盖种植成本因素的左右两个(即。,年保险费的预期年度支出)的两倍。覆盖作物都需要通过家庭生产(即免费。,cost factor of zero) and fix very high levels of N to provide benefits equivalent to insurance (top-left of Fig. 6B). When effects are assessed only during the year of the shock (i.e.,T_评估= 1),保险仍强烈的减震在所有情况下,收到支付(附录4,图A4.5)。

覆盖作物减贫的优越性也健壮(无花果。6、6 c)。只有在高覆盖种植成本和低N₂固定利率做保险变得更好(图6)。同样,小额保险的成本因素通常是低于一个用于减少贫困覆盖种植多(图6 c)。有趣的是,似乎更频繁的小额保险支出提供更好的减贫效益(左上的图6 c)。小额保险的支出的额外试验频率显示一个权衡:提供更多的定期支付有效缓冲温和冲击但需要更高的收入损失年保险费导致增加的脆弱性在更极端的冲击,即使收到支付(附件7)。

敏感的社会环境特征

我们使用敏感性分析(图7)两种评估模型的敏感性参数和画的见解复原策略在不同的社会环境上下文可能更可取。在图7中,山坡上的线给一个估计的敏感性的大小和方向P (CC≻Ins)为每个参数评估。因为这是一套设置下生成的T_评估,T_冲击,T_观点(表1),在本节中,我们更感兴趣的斜坡线比绝对的P (CC≻Ins)值。

随着消费需求(即。,household living costs) are increased in the model, cover cropping becomes a better strategy for poverty reduction (i.e., the dashed line is upward sloping in Fig. 7A). This complements the results of Figure 5; higher consumption requirements result in more households becoming poor (Appendix 4, Fig. A4.7A), thus accentuating the poverty-reducing effects of cover cropping and further demonstrating cover cropping’s pro-poor benefits. Other household-level parameters do not exert considerable influence on the comparisons (Figs. 7B, 7C), and this low sensitivity provides strength to our results in the above sections.

变化的平均气候条件不同对弹性和非线性影响策略的比较(图7 d)。最大覆盖种植提供了相对减少贫困在温和的气候条件。这是因为在低气候条件下(即。,low rainfall), cover crops fix less N and so do not provide long-term SOM benefits (Appendix 4, Fig. A4.7B), reducing their relative ability as a poverty reduction strategy. Conversely, with high climate conditions (i.e., more rainfall), more households have livestock and so are able to maintain SOM in their fields without cover crops (Appendix 4, Fig. A4.7B), also reducing cover crops’ relative poverty reduction effect. For shock absorption, microinsurance is more beneficial than cover cropping under drier conditions (i.e., lower climate mean). Here, cover cropping more effectively buffers shocks under conditions of higher average rainfall because of SOM stabilizing yields during the more moderate shocks.

更高的气候变化下,覆盖种植提供了更大的相对弹性福利(图7 e)。这是因为覆盖种植,通过建筑的SOM,温和派气候变化与产量变化之间的关系。虽然小额保险提供了支付气候条件低于阈值时,它没有缓冲non-payout年来气候变化。因此,当气候变化较高,小额保险平均相对效益较低。

覆盖种植提供了更大的相对弹性福利在更多的不良土地特征,包括较低的情况下外部牧场可用性(图7),土壤肥力低回报的牲畜(图7 g),土壤肥力较低(图7 h),和低产量潜力(图7)。这一结果并不令人惊讶,因为覆盖耕作逐步构建系统的自然资本。两者之间的关系定性一致的恢复措施。

讨论

小额保险本身可能不会减少贫困

我们的研究结果表明,单独使用时作为一种事后的风险应对策略,小额保险本身可能不会帮助家庭摆脱贫困(无花果。5、6)。所需的保险费支付小额保险推动贫困家庭陷入贫困陷阱,从而增加贫困相对于基线条件。缺乏对贫困家庭强调潜在担心股本(费舍尔et al . 2019年),按照一些实证研究基于索引牲畜保险(Chantarat et al . 2017年)。此外,我们发现脆弱的贫困(即。,middle) households also experienced higher poverty levels with the insurance alone. In part, this result is explained by our exclusion of ex-ante effects of insurance that would enable risk-averse households to engage in higher productivity livelihood activities, e.g., fertilizer use, crop choice, and other drought management strategies (Müller et al. 2011, Mobarak and Rosenzweig 2013, Karlan et al. 2014, Cole et al. 2017, Kramer et al. 2019). Inclusion of these effects may change the outcomes for the middle households. Nevertheless, the potential for microinsurance to cause vulnerable non-poor households to enter (transitory or chronic) poverty warrants further consideration in models with more complex household behavioral representations, including issues of moral hazard and interaction with other behavioral adaptations (O’Hare et al. 2016), as well as empirical investigation in different socio-environmental contexts.

基于生态农场管理提高韧性

的健壮性的相对利益减贫豆类覆盖种植在我们的模型很大程度上是由于其假定为农业生产力长期效益,使贫困家庭的“加强”摆脱贫困(Dorward 2009)。等生产技术、改善作物品种,种植制度多样化,灌溉,保护性农业的做法,提供类似的风险——和productivity-related福利覆盖种植(2011年林,汉森et al . 2019年)。此外,其他研究认为化肥补贴打破土壤质量贫困陷阱(巴雷特和贝维斯2015)。未来的研究可以评估和比较弹性提高生产率的技术和政策等的影响。

然而,我们的分析突出了一个集成的生态视角的价值。我们的结果表明,豆科植物覆盖种植,即。,在vesting directly in soil fertility itself, offers substantial combined potential for long-term environmental improvement and poverty reduction for smallholder farms, which may not exist with non-ecological technologies like inorganic fertilizer. Beyond the modeled effects, ecologically based management strategies offer numerous benefits to field- and landscape-level ecosystem services (Bommarco et al. 2013, Dainese et al. 2019), as well as reduce dependence on external inputs (Shennan 2008). Reduced externalities and ancillary benefits may be difficult to quantify and slow to build, but ultimately contribute to social-ecological synergies and resilience of a more “general” nature than the “specified” version assessed by our model (Cabell and Oelofse 2012, Jacobi et al. 2018, Stratton et al. 2020, Weise et al. 2020). Thus, we recommend that future policies, projects, and programs for smallholder poverty reduction empirically examine the benefits of integrated ecological and economic approaches (Müller and Kreuer 2016, Beck et al. 2019).

我们的结果显示一个一到两年时间覆盖种植提供了净收益之前,即。,过渡时期(马提尼et al . 2004年人士2009年Bellon, Stratton et al . 2021年)。我们没有关注决策或障碍覆盖种植收养,但是这些结果强调流动性约束和大时间折现率可以使家庭无法或不愿放弃这些短期损失进行覆盖耕作或类似方式(Quaas et al . 2019年)。因此,长远的眼光可能不是务实如果只关注覆盖作物。能力建设、教育机会和补贴覆盖作物种子和劳动在过渡期间可能有助于克服这一障碍(费利克斯2010年Quaas, DeLonge et al . 2016年,达夫et al . 2017年)。集成的动态决策和交互与其他体制结构生态复原策略未来研究的方向。

利用生态和气候顺应金融互补性

我们的结果说明小额保险的互补性强,覆盖种植:实现在一起时,策略可以提供更大的好处比隔离(图4)。气候顺应和减贫计划,发展议程,实证研究可以进一步测试这个互补和调查捆绑的适应策略(克莱默和Ceballos 2018年,克莱默等。2019年,黄et al . 2020年)。我们的研究证明了仿真模型的承诺,无论经验校准到特定位置或程式化,在这项研究中,作为事前的工具检查弹性动力学和策略在长时间尺度之间的相互作用。特别是在缺乏经验证据的情况下,仿真建模时间滞后,可以提供重要的信息壁垒的采用,和所需的投资,它可以帮助通知减贫项目的设计和援助分配。

不同类型的家庭可能需要不同形式的干预;我们的研究结果表明,长期贫困(即。,land-poor) households benefited greatly from the ecological strategy of cover cropping, which acted as a necessary “cargo net” to mitigate risk and increase asset bases (Barrett 2005), but that adding microinsurance to complement cover cropping did not provide complementary poverty reduction benefits (Fig. 5). Thus, risk mitigation strategies such as cover cropping could be emphasized for enabling chronically poor households to step up out of poverty. However, because cover cropping alone did not bring all land-poor households out of poverty (Fig. 5), bundling with additional interventions, such as social protection measures (Hansen et al. 2019), may be necessary and should be investigated in future research. Bundled cover cropping and microinsurance appears to offer the greatest benefit for the vulnerable non-poor (i.e., middle) and non-poor (i.e., land-rich) households. For the middle households, the bundled strategies reduced poverty by a comparable amount to cover cropping in isolation (Fig. 5), as well as provided long-term complementarity in the wake of a drought (Fig. 4). For the land-rich households, particularly those with higher risk aversion, the bundled strategies provided immediate welfare improvements (Appendix 6).

环境上下文可以施加额外影响农业战略金融和人士的合适的组合。例如,豆类覆盖种植有比较优势更严厉和退化景观(图7)。然而,年度覆盖种植可能不是一个合适的农业实践语境与非常低的降雨,因为这可以限制潜在生物量积累和N固定,以及潜在的降低土壤含水量和随后的作物产量(昂格尔和守夜1998)。在这一背景下,耐旱作物肥田或其他可持续农业实践,如覆盖或农林(Shankarnarayan et al . 1987年,Ewansiha 2006年辛格,Bayala et al . 2012年),可能更有效,在隔离和结合保险。此外,未来基于案例的学习应以保险为目标达成率给定的生态环境(Lybbert和卡特2015年,克雷默et al . 2019年)因为环境将影响climate-yield关系,覆盖耕作性能和贫困动态。

我们的研究结果的普遍性

我们多次强烈的假设在我们的模型中,可能会影响我们的研究结果的普遍性。最重要的是,我们的模型的一个关键组件是财富的财富反馈回路(牲畜)直接促进进口有机养分,提高农作物产量。在牲畜以外的金融资源可用的情况下(如储蓄账户),财富不会作为字段级营养导入密切相关。此外,可能需要大面积的草原放牧牲畜来维持营养农田上的应用程序,这可能是不可行的特定社会政治限制土地所有权和访问(戴尔天使et al . 2017年)。此外,完美的从牧场是一个乐观的假设,因为进口的营养竞争的用途营养(Tittonell 2013年马毛绳,Berre et al . 2021年)。在所有情况下,言外之意是,财富反馈回路在我们的模型中可能被夸大,从而对贫困高估了策略的影响。然而,这种夸张是相同的在每个策略,所以通过关注相对收益的两个策略,我们减少了(虽然没有消除)这种偏见的影响对我们的评估。

建模系统最密切接近一个孤立的农村社区的非农就业机会并不存在,使用化肥是低,财富是受到当地环境条件(即。,没有访问储蓄账户或饲料购买)。小农系统正在经历全球多样化结构转换,导致增加生计多样化在农业和非农业活动,提高集约化、商品化和巩固土地所有权(巴雷特et al . 2010年,2011年德舒特,Alobo Loison 2015)。这些过程会影响我们的结果。例如,包括无机肥料作为另一个机制来提高生产率可能会减少的相对利益覆盖种植,但化肥并不直接构建SOM。适量施肥和覆盖种植因此可以互补的实践(马毛绳et al . 1997年)。非农就业机会可能有助于提高小农韧性基线条件下通过提供一个意味着,穷人可以通过走出贫困(汉森et al . 2019年)。此外,家庭可能会愿意购买饲料光滑资产股票甚至不惜牺牲自己的消费(Morduch 1995),这将减少干旱对资产的影响股市中看到我们的结果。未来的研究可能这个风格模型的范围扩大到包括其他生计活动,行为,或外生驱动程序和更好的匹配特定的经验背景。

我们的研究集中在潜在好处如果支持系统存在小农能够采用豆科覆盖种植和小额保险。我们没有把家庭决策对策略或其溢出效应的吸收其他管理实践。在现实中,存在金融、社会和信息壁垒的采用生态和金融战略,导致小农有限的吸收系统。集成决策和方法本文从生态经济学的弹性的角度来看是一个有前途的未来的研究途径。

结论和建议

我们评估了小额保险和豆类覆盖种植对气候的影响弹性在程式化的农畜小农混合系统。我们的研究提供了一个新鲜的、一致的角度对当前的辩论在气候风险管理策略和减贫(汉森et al . 2019年)。不同的农业发展社区和组织支持小额保险和生态基础管理,有时,并有很强的意识形态分歧。通过提供一个严格的比较评估这些策略,我们希望把这些范例,照亮他们的互补性,种子未来合作经验评估和集成应用程序和政策的可持续发展。

我们的模型结果可以归结为:保险提供了一个重要的气候冲击的缓冲效果,而豆类覆盖耕作逐步减少贫困和动荡的影响。在一起,这些好处强调经济和生态适应策略的潜在互补性小农弹性。未来发展规划和实证研究可以测试这个互补在不同的社会环境背景下,包括它的发展如何随着时间的推移和整个异构家庭人口。最后,发展弹性为定量弹性分析提供了一个有用的概念框架共同认为减贫和减震的能力(窦et al . 2020年)。一个集成的方法来恢复力评估显示承诺减轻权衡和利用优势互补,以提高小农生计和生态功能。

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