Multicriterial analysis of possibilities of farms sustainable development with consideration of environmental and economical factors
No Thumbnail Available
Date
2011
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa – Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
Abstract
Description
Understanding a concept and necessity of adhering to the agriculture sustainability rules has contemporary become an important factor deciding of further possibilities of agricultural production system development in a way which minimizes negative impact of agriculture on the environment and do not worsen simultaneously farms production potential. In the next stage, after accepting a conceptual model of agriculture sustainable development, there is necessity to develop appropriate, quantitative measures of sustainable development assigning applicable value to them and increasing operational capabilities of analysis.
The main objective of this work was to present the methodology of aggregating two, principal pillars of agricultural production, i.e. economical pillar and environmental one, into one methodologically coherent evaluation system enabling measurement of sustainable development level using a single index. Subsidiary aim, preceding realization of the main objective, was to introduce ways of economic and environmental assessments of sustainable farming conditions, for different types of agricultural production. Possibility of presenting synthetic assessment of sustainable development was dependent on the models of economic and environmental assessment which was developed in the first place. Nonparametric optimization by the DEA method was used for the multicriterial analysis of sustainable development. The study was carried out in the group of 31 farms located in different counties of Wielkopolska, in the years 2002–2004. They represented three types of farming: milk production, pig production and crop production. The size of farms was in the range from 15 to 100 ha AL. The following elements were included in the technical efficiency model: direct costs, maintenance costs of assets, other indirect cost and sales revenue as well as agricultural acreage. DEA model of environmental efficiency was based on the indicators: nitrogen balance, phosphorous balance, soil organic matter balance and index of pesticide impact on the environment. Variables used in the environmental efficiency model, described analytically, were also investigated separately with the aim to find out their differentiation between farming types and to determine general conditions decisive for environmental indicators in different types of farms.
In the accepted methodology, the last stage in this research was a quantification of the level of sustainable development with the use of synthetic index, integrating composite indicators of technical and environmental efficiencies. The highest average values of technical efficiency indicator were obtained in the milk production type (0,885) and next in the pig production type (0,879). While the lowest values of this indicator had the type of plant production (0,761). The results after model optimization indicated that the reasons of low technical efficiency in plant production types were excessively high direct costs of production in comparison to obtained effects. Technical efficiency was under the influence of changes in farm sizes. It was lower in the group with largest area (>62,1 ha) by almost 22% in comparison to the group with the lowest area of agricultural land (<26,0 ha). Values of environmental efficiencies were lower in all farming types comparing with technical efficiency. Farms of plant production type had production at the lowest level of environmental efficiency (0,756). Contrary to the technical efficiency, increase in the areas of agricultural land was favourable for reaching higher environmental efficiency. The average value of sustainable farming index in the investigated farms group was 0,833 at relatively high internal differentiation. Dairy farms reached higher level of realisation of sustainable farming principles, as compared to the pig production types and crop types. Only 10% of units had the maximal index value equal to 1 from the whole farms group. It means that they were marked, according to the criteria accepted, by relatively highest degree of sustainable development.
System of quantitative measurement of sustainable farming was proposed, which relied on the integration of technical and environmental efficiencies of farms. Sequential process of creating synthetic index enhances the ability to diagnose the reasons for failing to reach the sustainability in farming through the analysis of composite efficiency indexes. Model of sustainable farming assessment allows to diversify markedly farms with regard to the synthetic index value. Proposed method is fully objective because values of weights are generated endogenously in the DEA model, separately for each farm.
Zrozumienie koncepcji oraz konieczności kierowania się zasadami zrównoważonego rolnictwa stało się współcześnie ważnym czynnikiem decydującym o dalszych możliwościach rozwoju produkcyjnych systemów rolniczych, w sposób który minimalizuje negatywne oddziaływanie rolnictwa na środowisko i nie pogarsza jednocześnie potencjału produkcyjnego gospodarstw. W kolejnym etapie, po przyjęciu koncepcyjnego modelu zrównoważonego rolnictwa, konieczne jest rozwinięcie odpowiednich, ilościowych metod pomiaru zrównoważonego rozwoju, nadając im znaczenie aplikacyjne i zwiększające możliwości operacyjne analiz. Głównym celem opracowania było przedstawienie metodologii agregującej dwa podstawowe filary produkcji rolniczej, tj. filaru ekonomicznego i środowiskowego w jeden spójny metodologicznie system oceny umożliwiający pomiar zrównoważonego poziomu rozwoju za pomocą pojedynczego indeksu. Pomocniczym celem, poprzedzającym realizację celu głównego, było przestawienie sposobu oceny ekonomicznych i środowiskowych aspektów zrównoważonego gospodarowania na poziomie gospodarstw o różnym typie produkcji rolniczej. Od opracowanych w pierwszej kolejności modeli ocen ekonomicznych i środowiskowych gospodarstw zależała bowiem możliwość przedstawienia syntetycznej oceny zrównoważonego gospodarowania. Do wielokryterialnej analizy zrównoważonego rozwoju zastosowano nieparametryczną metodę optymalizacyjną DEA. Badania przeprowadzono w latach 2002–2004 na grupie 31 towarowych gospodarstw rolnych, zlokalizowanych w różnych powiatach Wielkopolski. Reprezentowały one trzy typy rolnicze: produkcji mleka, produkcji trzody chlewnej oraz upraw polowych. Wielkość gospodarstw mieściła się w granicach od 15 do 100 ha UR. W skład modelu efektywności technicznej wchodziły następujące składniki: koszty bezpośrednie gospodarstwa, koszty utrzymania majątku trwałego, pozostałe koszty pośrednie i przychody gospodarstw oraz użytki rolne. Model DEA efektywności środowiskowej był oparty na wskaźnikach: salda bilansu azotu, salda bilansu fosforu, bilansu glebowej materii organicznej i indeksu oddziaływania pestycydów na środowisko. Zmienne użyte w modelu efektywności środowiskowej, przedstawione analitycznie, były badane oddzielnie w celu poznania ich zróżnicowania pomiędzy typami produkcji rolniczej oraz określenia generalnych uwarunkowań kształtowania się wskaźników środowiskowych w różnych typach gospodarstw. W przyjętej metodologii ostatnim etapem badań było kwantyfikowanie poziomu zrównoważonego rozwoju za pomocą indeksu syntetycznego integrującego wskaźniki zbiorcze efektywności technicznej i środowiskowej. Najwyższe średnie wartości wskaźnika efektywności technicznej uzyskano w typie produkcji mleka (0,885), a następnie w typie produkcji trzody (0,879). Najmniejszą natomiast wartość tego wskaźnika posiadał typ produkcji roślinnej (0,761). Wyniki po optymalizacji modelu wskazywały, że przyczyną małej efektywności technicznej w typie produkcji roślinnej były nadmiernie wysokie koszty bezpośrednie produkcji w porównaniu do osiąganych efektów. Efektywność techniczna kształtowała się także pod wpływem zmian wielkości gospodarstw. W największej obszarowo grupie (>62,1 ha) była ona niższa o blisko 22% w porównaniu z grupą o najmniejszej powierzchni użytków rolnych (<26,0 ha). Wartości współczynników efektywności środowiskowej były niższe we wszystkich typach gospodarstw w porównaniu z efektywnością techniczną. Gospodarstwa typu produkcji roślinnej prowadziły produkcję na najniższym poziomie efektywności środowiskowej (0,756). Wzrost powierzchni użytków rolnych sprzyjał, w przeciwieństwie do efektywności technicznej, osiąganiu wyższej efektywności środowiskowej. Średnia wartość indeksu zrównoważonego gospodarowania w badanej grupie gospodarstw wynosiła 0,833, przy stosunkowo dużym jego zróżnicowaniu wewnętrznym. Gospodarstwa typu produkcji mleka osiągały przeciętnie wyższy poziom realizacji zasad zrównoważonego gospodarowania w porównaniu do gospodarstw typu produkcji trzody i produkcji roślinnej. Z całej grupy gospodarstw tylko 10% jednostek uzyskało maksymalną wartość indeksu równą 1. Oznacza to, że według przyjętych kryteriów charakteryzowały się one relatywnie najwyższym stopniem zrównoważonego rozwoju. Zaproponowano system pomiaru ilościowego zrównoważonego gospodarowania polegający na integracji efektywności technicznej i środowiskowej gospodarstw rolnych. Sekwencyjny proces tworzenia indeksu syntetycznego zwiększa możliwości diagnozowania przyczyn nieosiągania zrównoważonego gospodarowania poprzez analizę efektywności wskaźników zbiorczych. Model oceny zrównoważonego gospodarowania pozwala wyraźnie różnicować gospodarstwa pod względem wartości indeksu syntetycznego. Zaproponowana metoda jest w pełni obiektywna, ponieważ wartości współczynników wagowych są generowane w modelu DEA endogennie, oddzielnie dla każdego gospodarstwa.
Zrozumienie koncepcji oraz konieczności kierowania się zasadami zrównoważonego rolnictwa stało się współcześnie ważnym czynnikiem decydującym o dalszych możliwościach rozwoju produkcyjnych systemów rolniczych, w sposób który minimalizuje negatywne oddziaływanie rolnictwa na środowisko i nie pogarsza jednocześnie potencjału produkcyjnego gospodarstw. W kolejnym etapie, po przyjęciu koncepcyjnego modelu zrównoważonego rolnictwa, konieczne jest rozwinięcie odpowiednich, ilościowych metod pomiaru zrównoważonego rozwoju, nadając im znaczenie aplikacyjne i zwiększające możliwości operacyjne analiz. Głównym celem opracowania było przedstawienie metodologii agregującej dwa podstawowe filary produkcji rolniczej, tj. filaru ekonomicznego i środowiskowego w jeden spójny metodologicznie system oceny umożliwiający pomiar zrównoważonego poziomu rozwoju za pomocą pojedynczego indeksu. Pomocniczym celem, poprzedzającym realizację celu głównego, było przestawienie sposobu oceny ekonomicznych i środowiskowych aspektów zrównoważonego gospodarowania na poziomie gospodarstw o różnym typie produkcji rolniczej. Od opracowanych w pierwszej kolejności modeli ocen ekonomicznych i środowiskowych gospodarstw zależała bowiem możliwość przedstawienia syntetycznej oceny zrównoważonego gospodarowania. Do wielokryterialnej analizy zrównoważonego rozwoju zastosowano nieparametryczną metodę optymalizacyjną DEA. Badania przeprowadzono w latach 2002–2004 na grupie 31 towarowych gospodarstw rolnych, zlokalizowanych w różnych powiatach Wielkopolski. Reprezentowały one trzy typy rolnicze: produkcji mleka, produkcji trzody chlewnej oraz upraw polowych. Wielkość gospodarstw mieściła się w granicach od 15 do 100 ha UR. W skład modelu efektywności technicznej wchodziły następujące składniki: koszty bezpośrednie gospodarstwa, koszty utrzymania majątku trwałego, pozostałe koszty pośrednie i przychody gospodarstw oraz użytki rolne. Model DEA efektywności środowiskowej był oparty na wskaźnikach: salda bilansu azotu, salda bilansu fosforu, bilansu glebowej materii organicznej i indeksu oddziaływania pestycydów na środowisko. Zmienne użyte w modelu efektywności środowiskowej, przedstawione analitycznie, były badane oddzielnie w celu poznania ich zróżnicowania pomiędzy typami produkcji rolniczej oraz określenia generalnych uwarunkowań kształtowania się wskaźników środowiskowych w różnych typach gospodarstw. W przyjętej metodologii ostatnim etapem badań było kwantyfikowanie poziomu zrównoważonego rozwoju za pomocą indeksu syntetycznego integrującego wskaźniki zbiorcze efektywności technicznej i środowiskowej. Najwyższe średnie wartości wskaźnika efektywności technicznej uzyskano w typie produkcji mleka (0,885), a następnie w typie produkcji trzody (0,879). Najmniejszą natomiast wartość tego wskaźnika posiadał typ produkcji roślinnej (0,761). Wyniki po optymalizacji modelu wskazywały, że przyczyną małej efektywności technicznej w typie produkcji roślinnej były nadmiernie wysokie koszty bezpośrednie produkcji w porównaniu do osiąganych efektów. Efektywność techniczna kształtowała się także pod wpływem zmian wielkości gospodarstw. W największej obszarowo grupie (>62,1 ha) była ona niższa o blisko 22% w porównaniu z grupą o najmniejszej powierzchni użytków rolnych (<26,0 ha). Wartości współczynników efektywności środowiskowej były niższe we wszystkich typach gospodarstw w porównaniu z efektywnością techniczną. Gospodarstwa typu produkcji roślinnej prowadziły produkcję na najniższym poziomie efektywności środowiskowej (0,756). Wzrost powierzchni użytków rolnych sprzyjał, w przeciwieństwie do efektywności technicznej, osiąganiu wyższej efektywności środowiskowej. Średnia wartość indeksu zrównoważonego gospodarowania w badanej grupie gospodarstw wynosiła 0,833, przy stosunkowo dużym jego zróżnicowaniu wewnętrznym. Gospodarstwa typu produkcji mleka osiągały przeciętnie wyższy poziom realizacji zasad zrównoważonego gospodarowania w porównaniu do gospodarstw typu produkcji trzody i produkcji roślinnej. Z całej grupy gospodarstw tylko 10% jednostek uzyskało maksymalną wartość indeksu równą 1. Oznacza to, że według przyjętych kryteriów charakteryzowały się one relatywnie najwyższym stopniem zrównoważonego rozwoju. Zaproponowano system pomiaru ilościowego zrównoważonego gospodarowania polegający na integracji efektywności technicznej i środowiskowej gospodarstw rolnych. Sekwencyjny proces tworzenia indeksu syntetycznego zwiększa możliwości diagnozowania przyczyn nieosiągania zrównoważonego gospodarowania poprzez analizę efektywności wskaźników zbiorczych. Model oceny zrównoważonego gospodarowania pozwala wyraźnie różnicować gospodarstwa pod względem wartości indeksu syntetycznego. Zaproponowana metoda jest w pełni obiektywna, ponieważ wartości współczynników wagowych są generowane w modelu DEA endogennie, oddzielnie dla każdego gospodarstwa.
Keywords
sustainable development, DEA method, synthetic index, technical efficiency, environmental efficiency, types of farms, nitrogen balance, phosphorous balance, organic matter balance, multicriterial index of pesticide impact on the environment, nitrates, contamination, zrównoważony rozwój, metoda DEA, indeks syntetyczny, efektywność
techniczna, efektywność środowiskowa, typy gospodarstw rolniczych, saldo azotu, saldo fosforu, bilans materii organicznej, indeks oddziaływania pestycydów na środowisko, azotany, zanieczyszczenia
Citation
Monografie i Rozprawy Naukowe, 29, ss. 171