Comparing experiments for modelling farm risk management decisions with a focus on extreme weather losses

Extreme weather events pose an economic threat to farms. The risk management behaviour against such events is often studied using prospect theory as a framework, but empirically deriving corresponding parameters in the field involving farmers is challenging. To address this issue, we compare three methods of eliciting prospect theory parameters using a multiple price list design in Germany: a framed field experiment, a framed student experiment and an artefactual field experiment. The results show that these experiments generate different prospect theory parameters. The lower the probability the higher the differences, which is particularly important for managing risk from low-probability shocks. Despite these differences, the mean coefficients of the three experiments reveal a low willingness to pay for crop insurance. We find evidence that individual responses to the artefactual and student experiments correlate with the risk attitude self-assessment, whereas responses to the framed field experiment correlate with the purchase of crop insurance

Resistance Breeding Increases Winter Wheat Gross Margins

Improved wheat varieties have ameliorated our food production. Intensive cropping systems, as in Germany, achieve very high grain yields and thus contribute greatly to global food security. As diseases, especially fungal pathogens, pose major threats in winter wheat production, disease management is crucial to uphold high production levels and to avoid economic losses. Yet, the economic value of breeding varieties with increased resistance to fungal pathogens has not been analyzed with comprehensive data. Our analysis fills this gap by quantifying the economic effects of 50 years of resistance breeding for winter wheat production in Germany. Based on field trials and agronomic production data, we analyze how resistances have influenced the economic profitability of the crops. Thereby, we can isolate the pure breeding-induced effects of increased resistance to fungal pathogens, which cause leaf and stripe rust, powdery mildew, and Fusarium head blight. We calculated the gross margins of 176 varieties according to nitrogen and fungicide applications in field trials. Regression models show that resistance breeding had a strong positive and statistically significant effect on the gross margins of the varieties. In comparison, the specific meta-environment of the season had a larger effect, while the effect of high nitrogen as well as fungicide treatments was lower. The gross margin increased over time along with higher resistances. Simultaneously, the difference in gross margins between the fungicide-treated and untreated variants decreased, indicating an increased contribution of resistances to yield stability. Resistances have increased gross margins greatly, as the health levels of varieties remain high without the need for fungicide applications and thus production costs can be saved. We conclude that resistance breeding has increased the economic profitability and sustainability of crop production due to a reduction in the costs for fungicides. In fields of farmers, these positive effects of resistance breeding can be fully realized by an optimal variety choice and a variety- and situation-specific disease management. Such an agronomic practice would not only further improve winter wheat gross margins but also mitigate some of the pressures on agricultural productions, such as reduced disease management options and adverse climate change impacts.Peer Reviewe

Corneal Penetration of Low-Dose Atropine Eye Drops

Major studies demonstrating the inhibition of myopia in children and juveniles by low-dose atropine eye drops provide little information on the manufacturing process and the exact composition of the atropine dilutions. However, corneal penetration might significantly vary depending on preservatives, such as benzalkonium chloride (BAC), and the atropine concentration. Since there is a trade-off between side effects, stability, and optimal effects of atropine on myopia, it is important to gain better knowledge about intraocular atropine concentrations. We performed an ex vivo study to determine corneal penetration for different formulations. Atropine drops (0.01%) of different formulations were obtained from pharmacies and applied to the cornea of freshly enucleated pig eyes. After 10 min, a sample of aqueous humor was taken and atropine concentrations were determined after liquid–liquid extraction followed by high-performance liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The variability that originated from variations in applied drop size exceeded the differences between preserved and preservative-free formulations. The atropine concentration in the anterior chamber measured after 10 min was only 3.8 × 10−8 of its concentration in the applied eye drops, corresponding to 502.4 pM. Obviously, the preservative did not facilitate corneal penetration, at least ex vivo. In the aqueous humor of children’s eyes, similar concentrations, including higher variability, may be expected in the lower therapeutic window of pharmacodynamic action

Extremwetterlage und Dürreschäden: Sind staatliche Hilfen für die Landwirtschaft erforderlich?

Angesichts der wochenlangen Dürre in diesem Sommer stellt die Bundesregierung den besonders von Ernteausfällen betroffenen deutschen Landwirten Finanzhilfen in Höhe bis 170 Mio. Euro in Aussicht, falls sich die Bundesländer mit der gleichen Summe beteiligen. Nicht jeder sieht die Nothilfen, die als Einkommenstransfers gewährt werden, unkritisch. Sind die staatlichen Hilfen notwendig, oder senden sie ein falsches Signal aus und setzen fasche Anreize? Nach Ansicht von Martin Odening, Humboldt-Universität zu Berlin, haben die Dürrehilfen kurzfristig einen positiven Effekt für die betroffenen Betriebe. Daraus folge aber nicht, dass sie ökonomisch sinnvoll und langfristig notwendig seien. Es sei davon auszugehen, dass eine unternehmerisch orientierte Landwirtschaft in der Lage ist, wetterbedingte Ertragsschwankungen ohne staatlich Unterstützung zu managen, z.B. durch die Schaffung ausreichender Liquiditätsreserven oder den Abschluss spezieller Versicherungen. Carsten Croonenbroeck, Universität Rostock, sieht Wetterschwankungen seit jeher zum Beruf des Landwirts dazugehörig. Deswegen sollten Landwirte betrieblich vorsorgen und Risikomanagement betreiben, das sowohl die Bildung von Rücklagen als auch Ernteversicherungen einschließt. Jede Agrarsubvention, jede Förderung, jede Dürrehilfe sei hingegen ein Eingriff in den Markt von außen mit grundsätzlich potenziell verzerrenden Wirkungen. Auch Rainer Kühl und Jörg Müller, Universität Gießen, sind der Meinung, dass die beschlossene Nothilfe falsche Anreize setzt: Betriebe, die zugunsten der Risikotragfähigkeit und zu Lasten von Gewinnen Risikomanagement betreiben, erhielten keine Unterstützung, stattdessen werde Betrieben mit strukturellen Defiziten geholfen. Die Dürre zeige die Bedeutung eines angepassten Risikomanagements, das der unternehmerischen Eigenverantwortung und den Herausforderungen des Klimawandels Rechnung trägt. Norbert Hirschauer, Universität Halle-Wittenberg, Oliver Mußhoff, Universität Göttingen, und Frank Offermann, Thünen-Institut Braunschweig, diskutieren, wie sich Ad-hoc-Hilfen, Steuererleichterungen und Subventionierung von Agrarversicherungen für landwirtschaftliche Betriebe auswirken würden und wie sie aus Sicht des betrieblichen Risikomanagements zu bewerten sind

Agrarrelevante Extremwetterlagen und Möglichkeiten von Risikomanagementsystemen: Studie im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)

Das Verbundforschungsvorhaben untersuchte regional differenzierte Änderungen agrarrelevanter Extremwetterlagen in Deutschland und deren Auswirkungen auf die Landwirtschaft einschließlich Sonderkulturen und Forstwirtschaft. Auswertungen der Stationsdaten von 1961 bis 2013 des Deutschen Wetterdienstes sowie Daten aus 21 Klimamodellläufen bis zum Jahr 2100 zeigten unter anderem einen Anstieg extremer Hitzetage, die auch in Zukunft häufiger werden sollen. Ferner wurde in den letzten 20 Jahren eine Zunahme der Tage ohne Niederschlag im März und April sowie eine Zunahme extrem trockener Tage im Sommer beobachtet, wobei letztere zukünftig weiter zunehmen sollen. Zunehmende Hitze und Trockenheit beeinträchtigen vor allem die Ertragsbildung bei einigen Ackerkulturen, wie z.B. beim Weizen. Im Wald ist die Verjüngungsfähigkeit vor allem unter Fichte und Kiefer gefährdet. Bei einigen Extremwetterlagen, die insbesondere im Acker- und Sonderkulturanbau hohe Schäden verursachen, wie z. B. Hagel, Starkniederschläge und Spätfröste, besteht wegen fehlender Beobachtungsdaten bzw. nicht eindeutiger Wechselwirkungen weiterer Forschungsbedarf. Nach den Ergebnissen besteht angesichts vielfältiger Anpassungsoptionen in der Land- und Forstwirtschaft keine unmittelbare Notwendigkeit, Risikomanagementsysteme staatlich verstärkt zu unterstützen.The collaborative project analysed regional differentiated changes of extreme weather events in Germany and their impacts on agriculture including specialised crops and forestry. Analyses of weather station data from 1961 to 2013 of the German Weather Service as well as results of 21 climate model runs until 2100 show i. a. an increase of days with extreme heat which are expected to become more frequent in the future. Furthermore, an increase of days without precipitation in March and April as well as an increase of days with extreme drought in summer were observed. The latter are expected to increase in the future. Increasing heat and drought adversely affect in particular growth and crop harvest of arable cultures e. g. winter wheat. Extreme drought impairs especially the regeneration capacity in spruce and pine forests. For some extreme weather events that cause severe damages in particular in arable and specialised crops such as hail, extreme precipitation and late frosts further research need was identified due to missing observation data or unclear interactions between weather and vegetation. According to the results and in the light of various adaptation options there is currently no further necessity for governmental support of risk management systems

Agrarrelevante Extremwetterlagen und Moeglichkeiten von Risikomanagementsystemen

Zusammenfassung Das Verbundforschungsvorhaben untersuchte regional differenzierte Änderungen agrarrelevanter Extremwetterlagen in Deutschland und deren Auswirkungen auf die Landwirtschaft einschließlich Sonderkulturen und Forstwirtschaft. Auswertungen der Stationsdaten von 1961 bis 2013 des Deutschen Wetterdienstes sowie Daten aus 21 Klimamodellläufen bis zum Jahr 2100 zeigten unter anderem einen Anstieg extremer Hitzetage, die auch in Zukunft häufiger werden sollen. Ferner wurde in den letzten 20 Jahren eine Zunahme der Tage ohne Niederschlag im März und April sowie eine Zunahme extrem trockener Tage im Sommer beobachtet, wobei letztere zukünftig weiter zunehmen sollen. Zunehmende Hitze und Trockenheit beeinträchtigen vor allem die Ertragsbildung bei einigen Ackerkulturen, wie z.B. beim Weizen. Im Wald ist die Verjüngungsfähigkeit vor allem unter Fichte und Kiefer gefährdet. Bei einigen Extremwetterlagen, die insbesondere im Acker- und Sonderkulturanbau hohe Schäden verursachen, wie z. B. Hagel, Starkniederschläge und Spätfröste, besteht wegen fehlender Beobachtungsdaten bzw. nicht eindeutiger Wechselwirkungen weiterer Forschungsbedarf. Nach den Ergebnissen besteht angesichts vielfältiger Anpassungsoptionen in der Land- und Forstwirtschaft keine unmittelbare Notwendigkeit, Risikomanagementsysteme staatlich verstärkt zu unterstützen///////////////////////Summary The collaborative project analysed regional differentiated changes of extreme weather events in Germany and their impacts on agriculture including specialised crops and forestry. Analyses of weather station data from 1961 to 2013 of the German Weather Service as well as results of 21 climate model runs until 2100 show i. a. an increase of days with extreme heat which are expected to become more frequent in the future. Furthermore, an increase of days without precipitation in March and April as well as an increase of days with extreme drought in summer were observed. The latter are expected to increase in the future. Increasing heat and drought adversely affect in particular growth and crop harvest of arable cultures e. g. winter wheat. Extreme drought impairs especially the regeneration capacity in spruce and pine forests. For some extreme weather events that cause severe damages in particular in arable and specialised crops such as hail, extreme precipitation and late frosts further research need was identified due to missing observation data or unclear interactions between weather and vegetation. According to the results and in the light of various adaptation options there is currently no further necessity for governmental support of risk management systems