Digital agriculture technologies, efficiency, and climate resilience: evidence from soybean production in São Paulo State, Brazil

dc.contributor.advisor1Carrer, Marcelo José
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6178330814144839
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8511-2543
dc.contributor.authorColaço, Larissa Gui Pagliuca
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6107286550573438
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0000-0805-8045
dc.contributor.refereeBatalha, Mario Otavio
dc.contributor.refereeFilho, Hildo Meirelles de Souza
dc.contributor.refereeAlmeida, Alexandre Nunes de
dc.contributor.refereeMolin, José Paulo
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1015001063418091
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3740950346967524
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8825551833619350
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/9859511150127352
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-2711-3358
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-7580-157X
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-0680-5446
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-7250-3780
dc.date.accessioned2026-09-14T13:24:44Z
dc.date.issued2026-09-02
dc.description.abstractAgricultural technologies play an important role in improving farm performance. Precision agriculture technologies (PATs) aim to enhance input-use efficiency, whereas climate-smart agriculture (CSA) encompasses a set of technologies and management practices designed to increase resilience and reduce climate-related risks to agricultural productivity. Stochastic production frontier (SPF) models have been widely used to evaluate the relationship between technology adoption and farm performance using observed farm-level data rather than experimental or simulated settings. However, SPF literature still lacks both comprehensive synthesis and empirical evidence on how agricultural technologies - particularly emerging digital and CSA technologies - are associated with farm performance through distinct efficiency pathways. In addition, there remains a need for updated farm-level evidence, particularly in Brazil, one of the world's leading agricultural producers, where information on the adoption and impacts of these technologies remains limited. This thesis addresses these gaps by investigating how and to which extent agricultural technologies and management practices are associated with the technical efficiency (TE) and climate resilience of soybean production in São Paulo State, Brazil. Specifically, the thesis pursues three complementary aims: (i) to synthesize the existing evidence on the pathways through which agricultural interventions are associated with farm performance; (ii) to assess the association between PATs adoption and farm-level TE; and (iii) to evaluate whether CSA technologies and practices are associated with TE and resilience under adverse weather conditions. The empirical analyses are based on primary farm-level data collected from 152 soybean farms in São Paulo State, Brazil, during the 2023/2024 season. The first empirical analysis applies the SPF model with heteroscedasticity in inefficiency term to evaluate the association between adopting an integrated bundle of PATs (soil maps, variable-rate fertilizer application, yield monitors, and agricultural management software) and TE of soybean farms. In the second analysis, the latent class SPF model was employed to assess the yield sensitivity of soybean production systems to climate shocks under different levels of CSA adoption, given the climatic conditions of the 2023/2024 growing season, which was marked by above‑average temperatures and below‑average rainfall. The empirical results indicate that adopting PATs as an integrated bundle is associated with considerably higher TE than adopting the technologies in isolation, highlighting the importance of complementarities among digital technologies. Similarly, farms characterized by higher levels of CSA adoption exhibited greater TE and lower sensitivity to climatic shocks than low-intensity adopters. Together, the systematic literature review and the empirical analyses contribute to a better understanding of how agricultural technologies and management practices are associated with farm performance. The findings of the thesis provide novel and robust empirical evidence on the relationships among PATs, CSA technologies, technical efficiency, and climate resilience. Overall, the findings highlight the potential of those technologies to support more productive, resilient, and sustainable soybean production systems under increasing climate variability.eng
dc.description.resumoAs tecnologias agrícolas desempenham um papel importante na melhoria do desempenho das propriedades rurais. As tecnologias de agricultura de precisão (Precision Agriculture Technologies – PATs) visam aumentar a eficiência no uso de insumos, enquanto a agricultura inteligente para o clima (Climate-Smart Agriculture – CSA) engloba tecnologias e práticas de manejo para aumentar a resiliência e reduzir os riscos climáticos da produção. Os modelos de fronteira estocástica de produção (Stochastic Production Frontier – SPF) são amplamente utilizados para avaliar a relação entre a adoção de tecnologias e o desempenho das fazendas com base em dados em nível de propriedade. No entanto, a literatura baseada em SPF ainda carece tanto de uma síntese abrangente quanto de evidências empíricas sobre como as tecnologias agrícolas – especialmente as digitais emergentes – estão associadas ao desempenho das propriedades por meio de diferentes mecanismos de eficiência. Além disso, permanece a necessidade de evidências atualizadas em nível de propriedade, particularmente no Brasil, um dos maiores produtores agrícolas do mundo, onde as informações sobre a adoção e os impactos dessas tecnologias ainda são limitadas. Esta tese busca preencher essas lacunas ao investigar como e em que medida as tecnologias agrícolas estão associadas à eficiência técnica (Technical Efficiency - TE) e à resiliência climática da produção de soja no Estado de São Paulo, Brasil. Especificamente, a tese possui três objetivos: (i) sintetizar as evidências sobre os mecanismos pelos quais intervenções agrícolas estão associadas ao desempenho das fazendas; (ii) avaliar a associação entre a adoção de PATs e a TE das propriedade; e (iii) avaliar se tecnologias de CSA estão associadas à TE e à resiliência sob condições climáticas adversas. As análises utilizam dados primários coletados em 152 propriedades de soja no Estado de São Paulo - safra 2023/2024. A primeira análise aplica o modelo SPF com heterocedasticidade no termo de ineficiência para avaliar a associação entre a adoção de um pacote integrado de PATs (mapeamento do solo, aplicação de fertilizantes em taxa variável, monitores de produtividade e software de gestão) e a TE das fazendas. Na segunda análise, empregou-se o modelo SPF com classes latentes para avaliar a sensibilidade da produção aos choques climáticos sob diferentes níveis de adoção de CSA, considerando as condições climáticas da safra - temperaturas acima da média e precipitação abaixo da média. Os resultados indicam que a adoção das PATs como um pacote integrado está associada a maior TE do que a adoção isolada dessas tecnologias, evidenciando complementaridades entre elas. Fazendas com níveis mais elevados de adoção de tecnologias CSA apresentaram maior TE e menor sensibilidade aos choques climáticos do que aquelas com baixa intensidade de adoção. A revisão sistemática da literatura e as análises empíricas ampliam a compreensão de como as tecnologias agrícolas estão associadas ao desempenho das fazendas. Esta tese fornece evidências empíricas inéditas e robustas sobre as relações entre as PATs, as tecnologias de CSA, a ET e a resiliência climática. Os achados destacam o potencial dessas tecnologias em promover sistemas de produção de soja mais produtivos, resilientes e sustentáveis diante do aumento da variabilidade climática.por
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipId2023/14521-4
dc.description.sponsorshipId2022/02967-5
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24657
dc.language.isoeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Produção - PPGEP
dc.relation.urihttps://brill.com/edcollchap-oa/book/9789004725232/BP000140.xml
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectTecnologias de agricultura de precisãopor
dc.subjectEficiência técnicapor
dc.subjectMudanças climáticaspor
dc.subjectResiliência da produçãopor
dc.subjectPrecision agricultural technologieseng
dc.subjectPrecision agricultural technologieseng
dc.subjectStochastic frontier analysiseng
dc.subjectTechnical efficiencyeng
dc.subjectClimate changeeng
dc.subjectProduction resilienceeng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::ENGENHARIA ECONOMICA
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO::ENGENHARIA ECONOMICA
dc.subject.ods2. Fome Zero e Agricultura Sustentável
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods12. Consumo e Produção Responsáveis
dc.subject.ods13. Ação contra a Mudança Global do Clima
dc.titleDigital agriculture technologies, efficiency, and climate resilience: evidence from soybean production in São Paulo State, Brazileng
dc.title.alternativeTecnologias de agricultura digital, eficiência e resiliência climática: evidências da produção de soja no estado de São Paulo, Brasilpor
dc.typeTese

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