Introducing soil nutrient dynamics in the evaluation of soil remediation programs: evidence from Chile

Abstract

In this article I use data from Chile to analyze the targeting policy of a cost sharing program aiming to replenish the phosphorus fertility of agricultural soils. I begin by solving an optimal-control problem to determine the farmer’s optimal soil fertilization strategy. I show that two optimal paths exist. Depending on farmer characteristics and initial level of phosphorus in the soil, the farmer may choose either to follow a subsistence fertilization strategy (a low yield path) or remediate soil fertility until a higher level of phosphorus is achieved (the high yield path). In order to evaluate the impact of the program on each of the two possible regimes, I formulate an endogenous-switching regression framework with unobserved switch ing points. A switching equation determines the probability of being in each regime conditional on farm characteristics; then specific fertilization-path equations are used to determine the effect of cost sharing on each regime. Estimation results indicate that program effects are greater on financially and/or technologically constrained farms being on the low yield path, while cost sharing might have only short run effects or be equivalent to a pure transfer on farms already in the high yield path.

Este artículo usa datos de Chile para analizar la política de asignación en programas que subsidian la recuperación de la fertilidad química de suelos agrícolas. La elección por parte de un agricultor de la estrategia óptima de fertilización es modelada mediante un problema de control óptimo. Diferentes simulaciones para las condiciones chilenas indican que existen dos posibles estrategias óptimas. Dependiendo de las características del agricultor y de las condiciones iniciales de fertilidad del suelo, el agricultor puede elegir entre aplicar modestas cantidades de fertilizante y seguir una estrategia de subsistencia (baja producción) o corregir el déficit inicial del nutriente mediante el empleo de altas dosis de fertilización hasta alcanzar un régimen permanente de alta producción. Un modelo de selección con umbrales no observados y ecuaciones independientes para cada posible estrategia es empleado para evaluar el impacto del subsidio sobre los agricultores. Una ecuación de selección determina la probabilidad de que el agricultor siga una u otra estrategia y ecuaciones específicas para cada estrategia determinan el efecto del subsidio sobre el nivel de fósforo en el suelo. Los resultados indican que los efectos del programa son mayores en granjas con limitaciones financieras y/o tecnológicas que siguen la estrategia de bajas dosis de fertilización. Por otra parte, el subsidio parece tener sólo efectos de corto plazo o ser equivalente a una transferencia monetaria en granjas que ya estaban siguiendo una estrategia de altas dosis de fertilización.