Estimation of the economic trade-offs between farmers and consumers for water quality improvement in Soyang watershed, South Korea

Titelangaben

Lee, Saem:
Estimation of the economic trade-offs between farmers and consumers for water quality improvement in Soyang watershed, South Korea.
Bayreuth , 2018 . - XIX, 179 S.
( Dissertation, 2018 , Universität Bayreuth, Bayreuther Graduiertenschule für Mathematik und Naturwissenschaften - BayNAT )

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Abstract

A paradigm shift in global trends for natural resources has supported the concept of ecosystem services (ES) for sustainable management. With increasing recognition of relationships between ecosystem functions and human activity, the concept of ES plays a crucial role in the identification of trade-offs between human well-being and ecosystem services. The newly established paradigm is based on an ecosystem approach to decision-making as reciprocity of environment-human linkages, unlike classical approaches for conservation, which feature unidirectional flow of benefit from ecosystems. The concept of ES highlights a holistic and integrated approach for sustainable ecosystem-based management. This underlines appreciation of whole ecosystem process and functions which contribute to human well-being and emphasizes multi-scale benefits of ES provided by tangible and intangible forms. However, a multidisciplinary approach for integrated ecosystem assessments has significant challenges to a pragmatic view of policy decision-making. Moreover, the concept of ES can be particularly useful as a policy instrument to reduce environmental pollution and degradation. Nevertheless, a lack of mechanisms for policy instruments in multi-scale approaches is a critical research gap and a lack of information about economic values for ES likewise remains an important knowledge gap in existing researches. This thesis aims at estimating the economic value of ecosystem services, focusing on water quality issues with specific applications such as drinking water supply. The papers attempted to reduce the aforementioned gaps by analyzing how benefits from ES influence the decision-making of both upstream farmers in farm management and downstream water consumers. With respect to the standing lack of information about economic valuation for ES in Asia (especially South Korea), this study focused on upstream regions (Gangwon Province) and downstream areas (Seoul, along South Korea’s Soyang watershed). As water quality degradation occurs by intensive agricultural production in the upstream area, water quality protection is essential for the preservation of a main drinking water source between upstream farm and downstream households. In the first paper, multinational logistic modelling was used to identify the key factors affecting farmers’ choices regarding the adoption of farming methods, based on interviews with conventional, partially converted and environmentally friendly farm households. In the second paper, contingent valuation methods were used to estimate the willingness to pay (WTP) for water quality improvement through the adoption of environmentally friendly farming. Lastly, in the third paper I used choice experiment method specifically stated preference techniques for the estimation of WTP based on three attributes: water quality, biodiversity levels and agricultural profits. The results from paper 1 showed that education level and subsidy positively and significantly influenced the probability of farmers’ choice on partially converted and environmentally friendly farming, relative to conventional farming. The results from paper 2 showed that the expected annual mean WTP for water quality improvement through the adoption of environmentally friendly farming was KRW 36,115 per household. The results indicated that the estimated annual aggregate WTP might fully offset total income loss of the entire highland farmland which is affecting the water quality. The results of paper 3 indicated that the estimated annual marginal WTP of the upstream farm household for each water quality attribute ranged from KRW 3,484,673 to KRW 9,616,920 while the annual marginal WTP of downstream consumers for water quality ranged from KRW 1,773,511 to KRW 5,420,074. In the results of the papers, both upstream farm households and downstream water users placed substantial values on the water quality improvement of Soyang watershed in South Korea. In conclusion, the results of this study demonstrated the importance of water quality conservation in Soyang watershed in relation with agriculture. Evaluation of the economic benefits which emphasizes dual role relationships between both upstream farmers and downstream consumers are critically needed. As awareness of the value of ecosystems and the concept of ecosystem services are increasing, methods for valuing the benefits from ecosystems should be developed respectively. Our empirical case study could be extended with spatial modeling, such as InVEST, GIS, and Agent-based modeling to measure the multi-scale benefits from ES for an integrated water resource management.

Abstract in weiterer Sprache

Ein Paradigmenwechsel in globalen Trends für natürliche Ressourcen hat das Konzept der Ökosystemleistungen (ÖSL) für nachhaltige Bewirtschaftung unterstützt. Mit zunehmender Anerkennung der Beziehungen zwischen Ökosystemfunktionen und menschlicher Aktivität, spielt das Konzept der ÖSL eine entscheidende Rolle in der Identifikation von trade-offs zwischen menschlichem Wohlergehen und Ökosystemleistungen. Im Gegensatz zu klassischen Schutzansätzen, welche einen einseitigen Fluss von Nutzen aus Ökosystemen annehmen, basiert das neu eingeführte Paradigma auf einem Ökosystemansatz, der eine Wechselwirkung von Mensch-Umwelt Verbindungen annimmt. Das Konzept der Ökosystemleistungen stellt einen holistischen und integrativen Ansatz zur nachhaltigen, ökosystembasierten Bewirtschaftung in den Vordergrund. Dieser unterstreicht die Anerkennung ganzer Ökosystemprozesse und -funktionen, welche zum menschlichen Wohlergehen beitragen und betont einen mehrstufigen Nutzen in materieller und immaterieller Form. Ein multidisziplinärer Ansatz für eine integrierte Bewertung von Ökosystemen stellt jedoch signifikante Herausforderungen an die pragmatische Sicht von politischer Entscheidungsfindung. Darüber hinaus kann das Konzept der ÖSL ein besonders hilfreiches Politikinstrument sein, um Umweltverschmutzung und –degradierung zu reduzieren. Nichtsdestotrotz ist der Mangel an Mechanismen für Politikinstrumente in mehrstufigen Ansätzen eine kritische Forschungslücke und ein Mangel an Informationen über ökonomische Werte von ÖSL bleibt ebenfalls eine wichtige Wissenslücke in der vorhandenen Forschung. Diese Doktorarbeit beabsichtigt, den ökonomische Wert von Ökosystemleistungen zu schätzen und fokussiert dabei auf Probleme der Wasserqualität im Anwendungsbereich von Trinkwasserversorgung. Die Artikel versuchten die zuvor erwähnten Lücken zu reduzieren, indem sie analysieren wie Nutzen von ÖSL die Entscheidungsfindung von sowohl Landwirten in der Landbewirtschaftung flussaufwärts, als auch von Wasserkonsumenten flussabwärts beeinflussen. Mit Bezug auf den Informationsmangel an ökonomischer Bewertung für ÖSL in Asien (besonders Süd-Korea), fokussierte diese Studie auf Regionen flussaufwärts (Gangwon Provinz) und Gebiete flussabwärts (Seoul, entlang Süd-Koreas Soyang Wassereinzugsgebiet). Da Wasserqualitätsdegradierung durch intensive Landwirtschaftsproduktion flussaufwärts hervorgerufen wird, ist Wasserqualitätsschutz essentiell für die Erhaltung einer Hauptquelle für Trinkwasser zwischen Landwirtschaftsbetrieben flussaufwärts und Haushalten flussabwärts. Im ersten Artikel wurde multinationale logistische Modellierung benutzt, um die Schlüsselfaktoren zu identifizieren, welche, basierend auf Interviews mit konventionellen, teilweise konvertierten und umweltfreundlichen Landwirtschaftshaushalten, die Auswahl von Landwirten in Bezug auf die Einführung von Bewirtschaftungsmethoden beeinflusst. Im zweiten Artikel wurden Methoden des kontingenten Bewertungsansatzes benutzt, um die Zahlungsbereitschaft (WTP) für Wasserqualitätsverbesserung durch die Einführung von umweltfreundlicher Landwirtschaft zu schätzen. Zuletzt habe ich im dritten Artikel die Wahlversuchsmethode, genauer gesagt Präferenztechniken, zur Schätzung der WTP basierend auf drei Attributen benutzt: Wasserqualität, Biodiversitätslevel und landwirtschaftliche Profite. Die Ergebnisse aus Artikel 1 zeigten, dass Bildungsstand und Subvention positiv und signifikant die Wahrscheinlichkeit der Auswahl von Landwirten von teilweise konvertierter und umweltfreundlicher Bewirtschaftung, relativ zur konventionellen Bewirtschaftung, beeinflussten. Die Ergebnisse von Artikel 2 zeigten, dass die erwartete, jährliche WTP für Wasserqualitätsverbesserung durch die Einführung von umweltfreundlicher Bewirtschaftung im Mittel 36.115 KRW pro Haushalt betrug. Die Ergebnisse zeigten an, dass die geschätzte, jährliche, aggregierte WTP den kompletten Einkommensverlust der gesamten Landwirtschaftsfläche im Hochland ausgleichen könnte, welche die Wasserqualität beeinflusst. Die Ergebnisse aus Artikel 3 zeigten an, dass die geschätzte, jährliche, marginale WTP von Landwirten flussaufwärts für jedes Wasserqualitätsattribut zwischen 3.484.673 KRW und 9.616.920 KRW schwankte, während die jährliche, marginale WTP für Wasserqualität von Konsumenten flussabwärts zwischen 1.773.511 KRW und 5.420.074 KRW schwankte. In den Ergebnissen der Artikel wiesen sowohl Landwirtschaftshaushalte flussaufwärts, als auch Wassernutzer flussabwärts der Wasserqualitätsverbesserung des Soyang Wassereinzuggebietes substantiellen Wert zu. Zusammengefasst demonstrierten die Ergebnisse dieser Studie die Wichtigkeit der Erhaltung der Wasserqualität im Soyang Wassereinzugsgebiet in der Verbindung mit Landwirtschaft. Bewertung der ökonomischen Nutzen, welche die duale Rolle-Beziehungen zwischen sowohl Landwirten flussaufwärts, als auch Konsumenten flussabwärts betonen, werden kritisch benötigt. Mit steigendem Bewusstsein zum Wert von Ökosystemen und des Konzeptes der Ökosystemleistungen, sollten Methoden zur Bewertung von Nutzen durch Ökosysteme entsprechend entwickelt werden. Unsere empirische Fallstudie könnte durch räumliche Modellierung erweitert werden, beispielsweise InVEST, GIS und Agenten-basierte Modellierung, um die mehrstufigen Nutzen durch ÖSL für ein integriertes Management von Wasserressourcen zu messen.