Kvælstofanvendelsen i dansk landbrug - økonomi og kvælstofudvaskning

4 Perspektivering af resultaterne

Som diskuteret i de foregående kapitler har en ændring i gødningsprisen forskellige effekter, hvoraf effekterne på dyrkningsintensiteten/udbytteniveauet på den ene side, og effekterne på faktorsammensætningen på den anden side, blev belyst fra en teoretisk synsvinkel i kapitel 1. De fundne pris-elasticiteter i kapitel 3 repræsenterer alene den sidstnævnte effekt, dvs. effekten af, at en prisstigning på kunstgødning gør det mere attraktivt at anvende andre indsatsfaktorer til et givet produktionsomfang.

Elasticiteter som indikatorer for tilpasningsmuligheder

I rapportens indledning er beskrevet, hvorledes priselasticiteter giver et indtryk af de økonomiske tilpasningsmuligheder, og at efterspørgselspriselasticiteterne for gødning på den baggrund kan anvendes som indikatorer for landbrugets muligheder for at tilpasse sig reguleringer overfor erhvervets gødningsanvendelse – i princippet uanset om reguleringen sker ved hjælp af økonomiske eller regelbaserede styringsmidler. Jo større tilpasningsmuligheder, jo (numerisk) større priselasticitet.

Tilpasningsmuligheder ved regulering

I det følgende diskuteres de ovenfor fundne resultater i relation til en samlet vurdering af landbrugets tilpasningsmuligheder overfor reguleringer af kvælstofanvendelsen, herunder især nogle af elementerne i Vandmiljøplan II. I den forbindelse er der behov for stillingtagen til en række yderligere aspekter. For det første er det nødvendigt at "oversætte" de fundne Hicks-elasticiteter for gødningsefterspørgslen til Hicks-elasticiteter for kvælstofefterspørgslen. For det andet er der behov for skøn for intensitetstilpasningerne (dvs. udbytteændring og tilhørende ændring i kvælstofindsats) til en kvælstofregulering, samt for at relatere disse intensitetseffekter til de samme bedriftsgrupper, som de økonometrisk bestemte Hicks-elasticiteter refererer til. For det tredje er der behov for forudsætninger som muliggør sammenligninger mellem effekter på forbruget af handelsgødnings-kvælstof og effekter på det samlede kvælstofforbrug, dvs. forudsætninger vedr. udnyttelsen af kvælstof i husdyrgødning.

Fortolkning af gødningspriselasticiteterne i relation til kvælstofgødning

Med hensyn til at anvende priselasticiteter for den samlede handelsgødningsefterspørgsel til vurdering af kvælstofefterspørgslen har der i relation til ESMERALDA-modellen tidligere [9] været anvendt en tilgang, hvor der tages udgangspunkt i kvælstofgødningens andel af den samlede gødningsomkostning. Hvis f.eks. kvælstof udgør 50% af gødningsomkostningen, vil en procentvis ændring i kvælstofprisen således slå igennem med halv kraft på den samlede gødningspris, og ved at multiplicere denne prisændring med gødningspriselasticiteten fås den procentvise ændring i det samlede gødningsforbrug.

Effekterne på forbruget af kvælstof kontra fosfor og kalium

Ændringen i samlet gødningsforbrug kan derefter dekomponeres, f.eks. under antagelse af, at hele ændringen er udtryk for ændret kvælstofindsats, eller alternativt at der tages hensyn til evt. tilpasninger i indsatsen af fosfor og kalium i takt med ændringer i udbytteniveauet. Beregningen kan illustreres ved følgende udledning (idet det forudsættes, at Dw / w = s_n · Dw_n / w_n, og Dx / x = e · Dw / w, dvs. effekten af 1% kvælstofprisstigning på den aggregerede gødningspris svarer til kvælstoffets andel af den samlede gødningsomkostning, og den procentvise ændring i samlet gødningsindsats svarer til gødningspriselasticiteten multipliceret med den procentvise ændring i aggregeret gødningspris):

hvor x er den samlede mængde gødning, x_n er mængden af kvælstofgødning, x_pk er mængden af fosfor og kalium, w_n er prisen på kvælstofgødning, s_n er kvælstofgødningens andel af den samlede gødningsomkostning og e er egenpriselasticiteten på det samlede gødningsforbrug. Den procentvise ændring i indsatsen af kvælstofgødning kan således beregnes som den samlede gødningspriselasticitet multipliceret med den procentvise ændring i kvælstofprisen minus en korrektion for den procentvise ændring i indsatsen af de øvrige gødningsstoffer [10]. I relation til fortolkningen af Hicks-elasticiteterne i kapitel 3 er det centralt, at udbytteniveauet er forudsat konstant, hvorfor det formentlig er rimeligt at forudsætte, at tildelingen af fosfor og kalium vil være konstant i relation til disse elasticiteter. Derved bortfalder det sidste led i ovenstående ligning, og de fundne gødningspriselasticiteter kan også fortolkes som kvælstofpriselasticiteter.

Skøn for partielle udbyttevirkninger af en kvælstofprisændring

Resultaterne i kapitel 3 omfatter som nævnt ikke effekterne af et ændret udbytteniveau ved en ændret pris på kvælstofgødning. Et skøn for de rene udbyttetilpasningseffekter kan fås på baggrund af partielle udbyttefunktionsstudier. I det følgende benyttes sådanne resultater fra Rude (1991). Her er der estimeret kvadratiske sammenhænge mellem indsats af kvælstofgødning og udbytteniveau, dvs.
y = g₀ + g₁ · x_n + g₂ · x²_n, for en række afgrøder på forskellige jordtyper, hvor g-erne er statistisk estimerede koefficienter, baseret på forsøgsdata. På baggrund af disse udbyttefunktioner, samt oplysninger om prisforholdene, kan det økonomisk optimale kvælstofbehov bestemmes ud fra en optimalitetsbetingelse om, at værdien af grænseudbyttet skal svare til prisen på kvælstofgødningen, jf. diskussionen i kapitel 1.

Udbyttebetinget tilpasning af gødningsforbruget ved fastholdt afgrødevalg

Ud fra sådanne udbyttefunktioner kan der for hver afgrøde udledes en egenpriselasticitet for kvælstofgødning:
e ^y_n = (w_n / p) / (w_n / p – g₁), hvor p er afgrødeprisen. Denne elasticitet viser den procentvise ændring i kvælstofindsatsen pr. ha af den pågældende afgrøde ved én procent stigning i kvælstofprisen under forudsætning af, at de estimerede udbyttefunktioner repræsenterer de faktiske produktionsforhold på landbrugsbedrifterne, samt at alle andre indsatsfaktorer holdes konstante. Disse afgrødespecifikke elasticiteter kan sammenvejes i forhold til de forskellige bedriftsgruppers afgrødesammensætning (jf. bilag 5), samt kvælstofintensiteterne i de forskellige afgrøder, hvorved der kan opnås en gennemsnitlig priselasticitet for hver bedriftsgruppe. Elasticiteterne, som fremgår af tabel 2, udtrykker således ændringen i økonomisk optimalt samlet kvælstofbehov ved en ændring i kvælstofprisen for fastholdt afgrødesammensætning og indsats af øvrige indsatsfaktorer, og uden sondring mellem kvælstof tilført i form af handels- og husdyrgødning.

Tabel 2
Partielle egenpriselasticiteter for samlet kvælstofbehov – udbytteeffekter

Den del af egenpriseffekten ved en kvælstofprisstigning, som skyldes partielle udbyttetilpasninger, ses at være rimeligt homogen, såvel over driftsformer som over jordtyper. De i kapitel 1 nævnte forskelle mellem sand- og lerjord for enkeltafgrøder modsvares således af forskelle i afgrødesammensætning på jordtyperne, således at de afgrøder, som udviser en relativt stærk prisfølsomhed på sandjord, også er forholdsvis sparsomt repræsenteret på sandjorden. De viste forskelle på tværs af driftsformerne indenfor en given jordtype skyldes alene forskelle i driftsformernes afgrødesammensætning.

Substitution mellem handels- og husdyrgødning

De økonomisk optimale kvælstofbehov, jf. udbyttefunktionerne, giver et skøn for den samlede kvælstofindsats på de forskellige bedriftsgrupper. Givet antallet af kvæg og svin på de 8 bedriftsgrupper (jf. bilag 5) kan de producerede mængder af kvælstof i husdyrgødning beregnes ved hjælp af normtal (Laursen, 1994). Idet det antages, at 40% af kvælstoffet i husdyrgødningen udnyttes i planteproduktionen, fremgår et skøn for sammensætningen af husdyr- og handelskvælstof for de 8 bedriftsgrupper af tabel 3.

Tabel 3
Fordeling af kvælstofbehovet på husdyr- og handelsgødning på de 8 bedriftsgrupper
link til tabel

Forskellig sammensætning af handels- og husdyrgødning

På de betragtede svinebrug kan en stor del af kvælstofbehovet dækkes af husdyrgødningen, mens en relativt lille del af kvælstofbehovet dækkes af husdyrgødning på plantebrugene. Så når f.eks. den estimerede substitutionspriselasticitet for handelsgødningskvælstof er på –0,60 for svinebedrifter på lerjord, så repræsenterer den altså kun ca. 23% af det samlede kvælstofforbrug på disse bedrifter, mens f.eks. den estimerede elasticitet for plantebrug på lerjord (-0,45) repræsenterer ca. 93% af disse bedrifters kvælstofefterspørgsel. Såfremt udnyttelsesgraden er mindre end de forudsatte 40% vil husdyrgødningens andel af det samlede kvælstofbehov være mindre end andelene vist i tabel 3 – og omvendt.

Sammenligning af substitutions- og udbytteeffekterne for kvælstofefterspørgslen

Givet fordelingen af handelsgødningskvælstof og udnyttet husdyrkvælstof (ved en udnyttelsesgrad for kvælstof i husdyrgødning på 40%) fra tabel 3, kan elasticiteterne for substitutionseffekter på forbruget af handelsgødnings-kvælstof omregnes til elasticiteter for den samlede kvælstofindsats på de 8 bedriftstyper. Disse omregnede tal er i tabel 4 sammenholdt med de ovennævnte elasticiteter for udbytteeffekterne.

Tabel 4
Partielle egenpriselasticiteter på samlet kvælstofgødning – faktorsubstitutions- og udbytteeffekter

ANM. Afvigelser i substitutionspriselasticiteterne i forhold til tabel 1 skyldes korrektion for kvælstof i husdyrgødning. Der er forudsat en fast udnyttelsesgrad på 40% for kvælstof i husdyrgødning.

Del-effekter: substitution og udbyttetilpasning

Som det blev diskuteret i kapitel 1, består effekten af en kvælstofprisændring af dels en substitutionseffekt og dels en udbytteeffekt, for så vidt angår konsekvenserne for kvælstofindsatsen på en hektar med en given afgrøde. De to sæt elasticiteter vist i tabel 4 kan hver for sig betragtes som skøn for disse to del-effekter, og tabellen illustrerer det indbyrdes størrelsesforhold mellem de to del-effekter på de fire driftsformer og de to jordtyper ved en ændring i kvælstofprisen. Sammenligningerne viser, at der er nogen variation i faktorsubstitutions-virkningerne på tværs af driftsformerne – med de mindste numeriske elasticiteter på svinebrug og de største på plantebrug – men at den overordnede størrelsesorden for effekterne af faktorsubstitution ligger på et lidt højere niveau end effekterne af udbyttetilpasning.

… er ikke additive

Beregningerne af de to del-effekter er imidlertid ikke indbyrdes strengt konsistente, og de er derfor ikke umiddelbart additive. For det første kan de to effekter være indbyrdes afhængige. F.eks. kan en tilpasning af faktorsammensætningen pga. en kvælstofprisændring (jf. figur 2) føre til en forskydning af udbyttekurven (jf. figur 1) – og omvendt kan et ændret udbytteniveau i sig selv føre til en ændret faktorsammensætning. For det andet er de to effekter beregnet på grundlag af to forskellige analysemetoder og to forskellige datasæt. Mens udbytteeffekten er bestemt ud fra en normativ tilgangsvinkel med udgangspunkt i forsøgsdata, så er substitutionseffekterne bestemt ud fra en mere deskriptiv indgang på basis af observeret adfærd i form af regnskabsmæssige registreringer.

Faktorsubstitution medfører ændringer i udnyttelses-graden

Bag tallene i tabel 4 ligger som nævnt en forudsætning om uændret udnyttelsesgrad af næringsstofferne i husdyrgødningen. Det er imidlertid nærliggende, at responsen i efterspørgslen efter kunstgødning netop i høj grad er udtryk for en tilpasning af denne udnyttelsesgrad – en prisstigning på kunstgødning vil gøre det økonomisk fordelagtigt at øge indsatsen af andre faktorer (arbejdskraft, kapital, energi osv.) for at forbedre udnyttelsesgraden af husdyrgødningen og på denne måde erstatte kunstgødning. I det omfang at de estimerede substitutionspriselasticiteter er udtryk for denne effekt, indikerer tallene i tabellen, at de største ændringer i udnyttelsesgrader sker på plantebrug, mens de mindste effekter forekommer på svinebedrifter – givet den forudsatte fordeling af handels- og husdyrkvælstof ville en ensartet påvirkning af udnyttelsesgraderne betyde en væsentligt større elasticitet for svinebedrifterne end for de øvrige driftsformer.

Udnyttelsesgraden kan være forskellig fra 40%

Såfremt den initiale udnyttelsesgrad er lavere end de forudsatte 40%, vil de estimerede substitutionspriselasticiteter være udtryk for større tilpasninger af udnyttelsesgraden, og vise versa. Dette indebærer, at hvis den initiale udnyttelsesgrad for kvælstof i f.eks. svinegylle er lavere end for andre former for husdyrgødning, vil forskellene mellem effekterne på udnyttelsesgraderne være mindre end antydet ovenfor. Da datagrundlaget for beregningerne repræsenterer en 22 års periode, er det muligt, at den gennemsnitlige udnyttelsesgrad har været lavere end de forudsatte 40%, men også at der kan være væsentlige forskelle mellem de gennemsnitlige udnyttelsesgrader for de forskellige driftsformer over den betragtede periode.

Videreudvikling og yderligere forskning

Der er i øvrigt iværksat en indsats m.h.p. at udvide de økonometriske estimationer til at omfatte en samlet beskrivelse af landbrugets produktionsadfærd, hvilket bl.a. giver mulighed for at beregne disse udbytteeffekter indenfor samme teoretiske og datamæssige ramme som de ovenfor beregnede substitutionseffekter. Resultater herfra forventes at foreligge i foråret 1999. Endvidere er der iværksat en indsats m.h.p. at forbedre de modelmæssige muligheder for at beskrive landbrugets gødningsforbrug på et mere detaljeret niveau (hvor der skelnes mellem kvælstof, fosfor og kalium) indenfor rammerne af det Strategiske Miljøforsknings Program II (AMOR-4). Denne indsats forventes afsluttet i slutningen af år 2000.

[9] Bl.a. i forskningsprojektet "Bæredygtige strategier i landbruget" (se Schou et al 1998)

[10] På svinebedrifter med høj dyretæthed, hvor hele fosforbehovet dækkes af husdyrgødning, kan det dog anføres, at der næppe vil ske ændringer i fosforanvendelsen ved ændringer i udbyttet.