Allocating Land for an Ecosystem Service: A Simple Model of Nutrient Retention with an Application to the Chesapeake Bay Watershed

• Published in: Canadian journal of agricultural economics 2011-06, Vol.59 (2), p.259-280
• Main Author: Simpson, R. David
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: agricultural land; Agricultural techniques; ecosystem services; Ecosystems; Environmental protection; Farming; Groundwater; Land use; Maryland; Nutrient loading; nutrient retention; nutrients; pollution load; Regulation; U.S.A; Virginia; Water resources; Watersheds
• ISSN: 0008-3976; 1744-7976
• DOI: 10.1111/j.1744-7976.2010.01214.x

There has been great interest in recent decades in “ecosystem services.” One of the services most often mentioned is the retention of nutrients. I construct a simple model of agricultural land use under a regulatory requirement that nutrient loading cannot exceed a fixed ceiling. Farmers decide the quantity of residual nutrients they will generate, how much land they will allocate to production, and, consequently, how much land that could have been used for production they will instead preserve for the retention of nutrients. I develop three propositions. First, when the regulatory constraint is relatively weak, there will be a corner solution in which no land is set aside to provide the service of nutrient retention. Second, for any given regulatory constraint, there is a maximum amount of land that would be set aside to provide ecosystem services, regardless of the efficiency with which preserved land performs the nutrient retention function. Third, when it would prove very valuable to set some land aside for nutrient retention, less land in total may optimally be preserved for this purpose than when the service is less valuable. I illustrate the implications of this model with an application to the Chesapeake Bay watershed. Depuis les dernières décennies, les services écosystémiques suscitent beaucoup d'intérêt. La rétention des éléments nutritifs figure parmi les services les plus mentionnés. Dans le présent article, j'ai élaboré un modèle simple d'utilisation des terres agricoles qui tient compte d'une exigence réglementaire selon laquelle les charges en éléments nutritifs ne peuvent excéder une quantité maximale établie. Les agriculteurs décident de la quantité d'éléments nutritifs résiduels qu'ils généreront, des superficies qu'ils consacreront à la production et, par conséquent, des superficies qui, au lieu d'être consacrées à la production, seront réservées à la rétention des éléments nutritifs. J'ai formulé trois propositions. Premièrement, lorsque la limite réglementaire n'est pas fermement imposée, une solution spéciale (corner solution) fera en sorte qu'aucune superficie ne sera réservée pour la rétention des éléments nutritifs. Deuxièmement, pour toute limite réglementaire établie, des superficies maximales seront réservées pour offrir des services écosystémiques, peu importe l'efficacité de rétention des éléments nutritifs de ces superficies. Troisièmement, lorsqu'il aura été prouvé que réserver des superficies pour la rétention des éléments