Socioeconomic evaluation of weed management practices

Abstract

Chemical herbicide application constitutes the predominant weed management strategy in conventional cropping systems. However, the emergence of herbicide-resistant weeds, combined with increasing environmental awareness worldwide and the demand for sustainable food systems, has stimulated research and policy initiatives toward “Sustainable Weed Management Practices” (SWMPs) in agriculture. These encompass non-chemical alternatives grounded in sustainable, integrated and ecological principles, aiming to ensure effective weed control without compromising the social, economic and environmental sustainability of agro-ecosystems. Their prospective advantages include diminished harm to natural resources, improved integrity of plant and animal populations in non-agricultural areas and maintenance of weed susceptibility to control methods. Despite significant attention from the research and policymaking communities, evidence indicates that over a decade after the European Union’s (EU) initial policy objective toward pesticide reduction, the practical implementation of SWMPs remains limited in most European countries, including Greece, due to farmers’ reluctance to switch to non-chemical alternatives. These low adoption rates underscore not only technical or practical constraints hindering SWMPs from being the primary weed control option but also socioeconomic factors affecting farmers’ decision-making process. Beyond their potential agronomic and environmental benefits, the sustainability of SWMPs, as of all innovative or non-conventional approaches, heavily depends on their socioeconomic performance, which involves both long-term economic viability and social acceptability. Lacking empirical, clear knowledge on the economic effects of SWMPs as well as on farmers’ ability and willingness to implement them, renders their resilience over time highly uncertain. This PhD Thesis examines the socioeconomic performance of SWMPs, which has not been properly evaluated in the scientific literature, with the objective to provide insights into their economic viability, social sustainability and practical implementation as well as to inform strategies for their broader adoption in Greek and European agriculture. For this purpose, a holistic socioeconomic approach is introduced, comprising the assessment of the economic impact of SWMPs at both the farm and farming system levels and the investigation of their acceptability among farmers. In particular, this approach builds upon three different dimensions: i) Farming system-level economic analysis, employing a Mathematical Programming model to determine the economic performance of farm types with different SWMPs at the local/regional level under the contrasting effects of a market-based and a policy-oriented scenario; ii) Farm-level economic analysis, involving the development of a farm typology according to the implemented SWMPs by combining Principal Component Analysis (PCA) with Two-Step Cluster Analysis (TSCA) as well as a comparative technical and economic analysis based on the derived typology in order to identify the impact of SWMPs on farm organization, management and economic performance; iii) Analysis of adoption patterns, involving an extended Technology Acceptance Model (TAM) as the theoretical framework and Structural Equation Modeling (SEM) to explore the extent to which farmers are willing and able to adopt SWMPs. The PhD Thesis draws on two particular case studies: i) Farms cultivating legumes for livestock feed (referred to in this PhD Thesis as “legumes for livestock—LL” and include species such as vetch, pea, bean, lupin and clover) alongside key annual arable crops (e.g., cereals, cotton) in the Region of Thessaly in Central Greece; ii) Farms cultivating industrial tomato and other important annual arable crops (e.g., cereals, cotton) in the Region of Thessaly in Central Greece under the threat of broomrape parasitism. The PhD Thesis focuses specifically on a carefully designed set of thirteen SWMPs, derived from literature review and empirical insights from actual practices implemented in the study area. These encompass: cover crops; crop rotation; false seeding; deep plowing; fallowing; adjustments on sowing dates; reduced tillage or no tillage; adjustments on sowing densities; competitive hybrids and cultivars; selection of competitive crops; precision weed management; mechanical weeding; and manual interventions. The results of the farming system-level economic analysis reveal that small-sized farms, which are actually more specialized in LL cultivation and more oriented to SWMPs, are the most benefited in economic terms under additional policy support (policy-oriented scenario) or under increase in market revenues (market-based scenario). However, they play a minor role in the expansion of the LL area at the local/regional level. Large-sized farms, on the contrary, which rely more on chemical pesticides, are pivotal in this growth, although they would require substantial policy incentives to achieve this goal. Policy measures increase uncertainties for farms, which relates to their dependence on developments within the CAP framework, whereas the establishment of favorable market conditions for LL products requires more complex interventions but can generate more consistent results. Among these interventions, effective advisory support for farmers, collaboration between all agricultural stakeholders as well as research and technological advancements can be proven crucial. The PhD Thesis also indicates that a typification of farms according to the implementation of various SWMPs under real-life conditions at the farm level, reflecting variations in organizational requirements and daily operation, can provide valuable insights toward the adoption of specific “bundles” of SWMPs and facilitate effective managerial decisions. In particular, farms employing a holistic approach, characterized by a strategic combination of preventive and curative SWMPs, achieve superior financial outcomes. This finding demonstrates that their overall operational environment encourages better resource utilization, particularly, labor, leading to higher profitability. The promotion of business models in which SWMPs are successfully implemented requires specialized advisory services to introduce farmers to the learning steps of SWMPs, generational renewal measures to bolster the presence of young people and ensure labor availability in rural regions, as well as targeted income support payments to mitigate transition-related risks combined with incentives for market integration. The analysis of opinions, attitudes and preferences of farmers suggests that their decision-making process regarding the adoption of SWMPs is affected by their personal characteristics, the characteristics of their farms and the characteristics of SWMPs. Particularly, farmers’ perceptions and understanding of the benefits of SWMPs but also the practicality and applicability of these practices at the farm level are crucial elements that can promote their adoption. It is also pinpointed that farmers’ openness to adopting innovations can also contribute to the uptake of SWMPs, which is also possible when specific external conditions are favorable and accessible. Therefore, strategies to promote adoption should be primarily based on demonstrating the actual tangible benefits of SWMPs, strengthening farmers’ skills to enhance their confidence in implementing such practices as well as improving the broader external environment while also accounting for farmers’ personal attributes.

Η εφαρμογή χημικών ζιζανιοκτόνων αποτελεί την κυρίαρχη μέθοδο διαχείρισης ζιζανίων στη συμβατική γεωργία. Ωστόσο, η ανθεκτικότητα πολλών ζιζανίων απέναντι στη χημική καταπολέμηση, σε συνδυασμό με την αυξανόμενη περιβαλλοντική ευαισθητοποίηση παγκοσμίως και την απαίτηση για βιώσιμα αγροδιατροφικά συστήματα, έχει οδηγήσει σε ερευνητικές και πολιτικές δράσεις με στόχο την εξάπλωση της εφαρμογής Αειφόρων Πρακτικών Διαχείρισης Ζιζανίων (ΑΠΔΖ). Αυτές περιλαμβάνουν μια σειρά από μη χημικές εναλλακτικές μεθόδους που βασίζονται σε αρχές ολοκληρωμένης, βιώσιμης και οικολογικής διαχείρισης και στοχεύουν στη διασφάλιση της αποτελεσματικής καταπολέμησης των ζιζανίων χωρίς τη διακύβευση της κοινωνικής, οικονομικής και περιβαλλοντικής βιωσιμότητας των αγροοικοσυστημάτων. Μεταξύ των πιθανών τους πλεονεκτημάτων περιλαμβάνεται η μείωση της αλόγιστης χρήσης των φυσικών πόρων, η διασφάλιση της ακεραιότητας των βιοκοινοτήτων σε μη αγροτικές περιοχές και η διατήρηση της ευαισθησίας των ζιζανίων στις μεθόδους ελέγχου. Παρά το αξιοσημείωτο ενδιαφέρον που έχουν λάβει οι ΑΠΔΖ από την παγκόσμια ερευνητική κοινότητα και τους φορείς χάραξης πολιτικής, τα στοιχεία μαρτυρούν ότι περισσότερο από μια δεκαετία μετά την πρώτη πρωτοβουλία της Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕΕ) σε επίπεδο πολιτικής για μείωση των φυτοφαρμάκων, η πρακτική εφαρμογή των ΑΠΔΖ παραμένει περιορισμένη στις περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Ελλάδας, λόγω της απροθυμίας των γεωργών να στραφούν σε μη χημικές εναλλακτικές λύσεις. Τα χαμηλά αυτά ποσοστά υιοθέτησης αναδεικνύουν όχι μόνο τεχνικά ή πρακτικά εμπόδια που δυσχεραίνουν τη μετατροπή των ΑΠΔΖ σε κύριας μεθόδου καταπολέμησης, αλλά και κοινωνικοοικονομικούς παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία λήψης αποφάσεων των γεωργών. Πέρα από τα πιθανά αγρονομικά και περιβαλλοντικά τους οφέλη, η συνολική βιωσιμότητα των ΑΠΔΖ, όπως και όλων των καινοτόμων ή μη συμβατικών μεθόδων, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κοινωνικοοικονομική τους απόδοση, η οποία αντανακλάται τόσο μέσω της οικονομικότητας όσο και της κοινωνικής αποδοχής. Η έλλειψη πραγματικής, σαφούς γνώσης σε σχέση με τις οικονομικές επιπτώσεις που απορρέουν από τις ΑΠΔΖ, καθώς και με τη δυνατότητα και την προθυμία των γεωργών να τις εφαρμόσουν, καθιστά την ανθεκτικότητά τους με την πάροδο του χρόνου εξαιρετικά αβέβαιη. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή (ΔΔ) διερευνά την κοινωνικοοικονομική απόδοση των ΑΠΔΖ, η οποία δεν έχει αξιολογηθεί δεόντως στην επιστημονική βιβλιογραφία, με στόχο την ανάδειξη της οικονομικότητας, της κοινωνικής τους βιωσιμότητας και της πρακτικής τους εφαρμογής, καθώς και τη συμβολή στην ανάπτυξη στρατηγικών για την ευρύτερη υιοθέτησή τους στην ελληνική και ευρωπαϊκή γεωργία. Για τον σκοπό αυτό, εφαρμόζεται μια ολιστική κοινωνικοοικονομική προσέγγιση, η οποία περιλαμβάνει την αξιολόγηση του οικονομικού αντίκτυπου των ΑΠΔΖ τόσο σε επίπεδο εκμετάλλευσης όσο και σε επίπεδο γεωργικού συστήματος, καθώς και τη διερεύνηση της αποδοχής τους από τους γεωργούς. Συγκεκριμένα, η προσέγγιση αυτή βασίζεται σε τρεις διαφορετικές διαστάσεις: i) Οικονομική ανάλυση σε επίπεδο γεωργικού συστήματος, με τη χρήση ενός μοντέλου μαθηματικού προγραμματισμού για τον προσδιορισμό της οικονομικής απόδοσης τύπων εκμεταλλεύσεων με διαφορετικές ΑΠΔΖ σε τοπικό/περιφερειακό επίπεδο υπό τις αντίθετες επιπτώσεις ενός σεναρίου που βασίζεται στην αγορά και ενός σεναρίου πολιτικής. ii) Οικονομική ανάλυση σε επίπεδο εκμετάλλευσης, που βασίζεται στην ανάπτυξη μιας τυπολογίας εκμεταλλεύσεων σύμφωνα με τις υφιστάμενες ΑΠΔΖ, συνδυάζοντας την Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών με την Ανάλυση Συστάδων Δύο Βημάτων, καθώς και σε μια συγκριτική τεχνικοοικονομική ανάλυση βασισμένη στην εξαγόμενη τυπολογία, προκειμένου να προσδιοριστούν οι επιπτώσεις των ΑΠΔΖ στην οργάνωση, τη διαχείριση και την οικονομική απόδοση των εκμεταλλεύσεων. iii) Ανάλυση των προτύπων και μοτίβων υιοθέτησης, με τη χρήση ενός εκτεταμένου Μοντέλου Αποδοχής Τεχνολογίας ως θεωρητικό υπόβαθρο και την εφαρμογή της μεθόδου των Μοντέλων Δομικών Εξισώσεων για τη διερεύνηση του βαθμού στον οποίο οι γεωργοί είναι πρόθυμοι και ικανοί να υιοθετήσουν τις ΑΠΔΖ. Η ΔΔ βασίζεται σε δύο συγκεκριμένες μελέτες περίπτωσης: i) Εκμεταλλεύσεις που καλλιεργούν κτηνοτροφικά ψυχανθή (περιλαμβάνουν είδη όπως ο βίκος, το μπιζέλι, το κουκί, το λούπινο και το τριφύλλι) παράλληλα με βασικές ετήσιες αροτραίες καλλιέργειες (π.χ. σιτηρά, βαμβάκι) στην Περιφέρεια Θεσσαλίας. ii) Εκμεταλλεύσεις που καλλιεργούν βιομηχανική τομάτα και άλλες σημαντικές ετήσιες αροτραίες καλλιέργειες (π.χ. σιτηρά, βαμβάκι) στην Περιφέρεια Θεσσαλίας υπό την απειλή του παρασιτισμού της οροβάγχης. Η ΔΔ εστιάζει σε ένα προσεκτικά σχεδιασμένο σύνολο δεκατριών ΑΠΔΖ, που αποτελεί προϊόν βιβλιογραφικής ανασκόπησης και εμπειρικής γνώσης από υφιστάμενες πρακτικές στην περιοχή μελέτης. Το σύνολο αυτό περιλαμβάνει τις ακόλουθες ΑΠΔΖ: καλλιέργειες εδαφοκάλυψης, εναλλαγή καλλιεργειών (αμειψισπορά), ψευδοσπορά, βαθύ όργωμα, αγρανάπαυση, κατάλληλες ημερομηνίες σποράς ή πρώιμη σπορά, μειωμένη κατεργασία ή καθόλου κατεργασία εδάφους, ρύθμιση πυκνότητας σποράς, επιλογή ανταγωνιστικών ποικιλιών, επιλογή ανθεκτικών καλλιεργειών, ζιζανιοκτονία ακριβείας, μηχανική αντιμετώπιση και χειρωνακτικές παρεμβάσεις. Τα αποτελέσματα της οικονομικής ανάλυσης σε επίπεδο γεωργικού συστήματος αποκαλύπτουν ότι οι εκμεταλλεύσεις μικρού μεγέθους, οι οποίες είναι πιο εξειδικευμένες στην καλλιέργεια κτηνοτροφικών ψυχανθών και περισσότερο προσανατολισμένες στις ΑΠΔΖ, είναι εκείνες που ωφελούνται περισσότερο από οικονομικής άποψης στο πλαίσιο πρόσθετης στήριξης μέσω μέτρων πολιτικής (σενάριο πολιτικής) αλλά και σε ένα πλαίσιο αύξησης των εσόδων από την αγορά (σενάριο βασισμένο στην αγορά). Ωστόσο, έχουν ασθενή επίδραση στην εξάπλωση της καλλιεργούμενης έκτασης των κτηνοτροφικών ψυχανθών σε τοπικό/περιφερειακό επίπεδο. Οι εκμεταλλεύσεις μεγάλου μεγέθους, αντιθέτως, οι οποίες χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη εξάρτηση στα φυτοφάρμακα, μπορούν να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο στην εξάπλωση του κλάδου των κτηνοτροφικών ψυχανθών, αν και θα απαιτούσαν σημαντικά κίνητρα πολιτικής για την επίτευξη του στόχου αυτού. Τα μέτρα πολιτικής αυξάνουν την αβεβαιότητα για τις εκμεταλλεύσεις, γεγονός που σχετίζεται με την εξάρτησή τους από τις εξελίξεις εντός του πλαισίου της Κοινής Αγροτικής Πολιτικής (ΚΑΠ), ενώ η δημιουργία ευνοϊκών συνθηκών για τα κτηνοτροφικά ψυχανθή στην αγορά απαιτεί πιο σύνθετες παρεμβάσεις, αλλά μπορεί να δημιουργήσει πιο ουσιαστικά αποτελέσματα. Μεταξύ αυτών των παρεμβάσεων, η αποτελεσματική συμβουλευτική υποστήριξη για τους γεωργούς, η συνεργασία μεταξύ όλων των δρώντων του πρωτογενούς τομέα, καθώς επίσης και η έρευνα και οι τεχνολογικές εξελίξεις μπορούν να αποδειχθούν κρίσιμες. Η ΔΔ υποδεικνύει επίσης ότι μια τυπολογία εκμεταλλεύσεων με βάση την εφαρμογή διάφορων ΑΠΔΖ υπό πραγματικές συνθήκες σε επίπεδο εκμετάλλευσης, αντικατοπτρίζοντας έτσι τις διαφορές στις οργανωτικές και λειτουργικές ανάγκες μεταξύ των τύπων, μπορεί να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για την υιοθέτηση συγκεκριμένων «δεσμίδων» ΑΠΔΖ και να διευκολύνει τη λήψη αποτελεσματικών διαχειριστικών αποφάσεων. Συγκεκριμένα, οι εκμεταλλεύσεις που εφαρμόζουν μια ολιστική προσέγγιση, η οποία χαρακτηρίζεται από έναν στρατηγικό συνδυασμό προληπτικών και θεραπευτικών ΑΠΔΖ, επιτυγχάνουν υψηλό καθαρό κέρδος. Το εύρημα αυτό καταδεικνύει ότι το συνολικό λειτουργικό τους περιβάλλον ενθαρρύνει την καλύτερη αξιοποίηση των πόρων, ιδίως του εργατικού δυναμικού, οδηγώντας σε υψηλότερη κερδοφορία. Η προώθηση επιχειρηματικών μοντέλων στα οποία εφαρμόζονται με επιτυχία οι ΑΠΔΖ απαιτεί εξειδικευμένες συμβουλευτικές υπηρεσίες για την επίδειξη των βημάτων εκμάθησης των ΑΠΔΖ στους γεωργούς, μέτρα ανανέωσης των γενεών για τη διασφάλιση της διαθεσιμότητας εργατικού δυναμικού στις αγροτικές περιοχές, καθώς επίσης και στοχευμένες εισοδηματικές ενισχύσεις για τον μετριασμό των κινδύνων που σχετίζονται με τη μετάβαση σε μη χημικές εναλλακτικές, σε συνδυασμό με την παροχή κινήτρων για ενσωμάτωση των εκμεταλλεύσεων στην αγορά. Η ανάλυση των απόψεων και προτιμήσεων των γεωργών υποδηλώνει ότι η διαδικασία λήψης αποφάσεων σχετικά με την υιοθέτηση των ΑΠΔΖ επηρεάζεται από τα προσωπικά τους χαρακτηριστικά, τα χαρακτηριστικά των εκμεταλλεύσεών τους και τα χαρακτηριστικά των ιδίων των ΑΠΔΖ. Συγκεκριμένα, η κατανόηση των οφελών των ΑΠΔΖ από τους γεωργούς, αλλά και η εφαρμοσιμότητα αυτών των πρακτικών σε επίπεδο εκμετάλλευσης, αποτελούν κρίσιμους παράγοντες που μπορούν να προωθήσουν την υιοθέτησή τους. Η καινοτομικότητα των γεωργών μπορεί επίσης να συμβάλει στην υιοθέτηση των ΑΠΔΖ, κάτι που μπορεί επίσης να καταστεί εφικτό υπό την ύπαρξη ευνοϊκών αλλά και προσβάσιμων εξωτερικών συνθηκών. Συνεπώς, οι στρατηγικές για την προώθηση της υιοθέτησης θα πρέπει να βασίζονται κυρίως στην επίδειξη των πραγματικών, απτών πλεονεκτημάτων των ΑΠΔΖ, στην ενίσχυση των δεξιοτήτων των γεωργών, λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη τα προσωπικά τους χαρακτηριστικά, καθώς και στη βελτίωση του ευρύτερου εξωτερικού περιβάλλοντος.