Governance of digital tools for sustainable agriculture: Case studies from Kenya

This dissertation includes chapters based on work that has been published or accepted for publication in peer-reviewed journals. These contributions are integrated into the thesis in adapted form and are fully referenced in the respective chapters. The research draws on empirical case studies from Kenya and contributes to ongoing debates on digital agriculture, governance, and sustainable food systems in Sub-Saharan Africa. This dissertation examines the governance of digital agriculture tools for sustainable agriculture in Sub-Saharan Africa, using Kenya as a case study. While digital agriculture is widely promoted as a pathway for agricultural transformation, limited empirical evidence exists on how these innovations function in smallholder farming systems and the institutional conditions that shape their use. The study pursues three objectives: to classify digital tools in Kenya, to analyse the governance and institutional arrangements underpinning their implementation, and to assess their role in supporting knowledge transfer and soil fertility management among smallholder farmers. A mixed-methods approach is employed, combining a scoping review, an inventory of digital tools, institutional analysis, and farmer-level research on knowledge, attitudes, and practices. The findings show that while mobile-based advisory tools remain dominant, more advanced farm-specific technologies, including sensor-based solutions, are emerging but remain limited in scale. The study develops a classification framework that captures variation in technological sophistication, governance modes, and user engagement, offering a more nuanced understanding of digital agriculture. Empirical results indicate that digital tools contribute primarily to knowledge transfer and early behavioural changes, particularly increased awareness of soil acidity and uptake of liming practices, but have limited impact on broader soil fertility management due to cost constraints, entrenched practices, and restricted access to complementary inputs. The analysis demonstrates that the effectiveness of digital agriculture tools depends less on technological sophistication than on the quality of governance systems, including validation processes, institutional coordination, and trusted intermediaries. The dissertation concludes that inclusive and well-regulated institutional arrangements are critical to ensuring that digital agriculture supports sustainable and equitable outcomes for smallholder farmers. Diese Arbeit untersucht die Governance digitaler Werkzeuge für eine nachhaltige Landwirtschaft aus der Perspektive des Globalen Südens. Sie verortet die Digitalisierung innerhalb laufender Debatten zur landwirtschaftlichen Transformation und hebt sowohl die Chancen als auch die institutionellen Herausforderungen hervor, die den Einsatz von Technologien in kleinbäuerlichen Agrarsystemen prägen. Während die Arbeit konzeptionell in globale Diskussionen zu nachhaltigen Ernährungssystemen eingebettet ist, liegt der empirische Fokus auf Subsahara-Afrika, wobei Kenia als zentrale Fallstudie dient. Die übergeordneten Ziele der Studie sind dreifach: Erstens werden digitale landwirtschaftliche Werkzeuge in Kenia klassifiziert und ihre potenzielle Relevanz für Kleinbäuerinnen und Kleinbauern analysiert. Zweitens werden die institutionellen Arrangements und Governance- Modelle untersucht, die die Implementierung dieser Werkzeuge prägen. Drittens wird analysiert, inwiefern diese Werkzeuge zum Wissensaustausch beitragen und eine informiertere Bodenfruchtbarkeitsbewirtschaftung auf Betriebsebene unterstützen. Methodisch basiert die Studie auf einem Mixed-Methods-Ansatz, der eine Literaturübersicht, eine Bestandsaufnahme digitaler Werkzeuge, eine institutionelle und governancebezogene Analyse sowie eine empirische Untersuchung auf Haushaltsebene zu Wissen, Einstellungen und Praktiken der Bodenfruchtbarkeitsbewirtschaftung kombiniert. Die Arbeit leistet drei zentrale Beiträge zur Literatur über die Digitalisierung der Landwirtschaft in Afrika. Auf konzeptioneller Ebene entwickelt sie ein Klassifikationsrahmenwerk für digitale Werkzeuge, das über einfache Typologien wie Beratungs- oder Marktplattformen hinausgeht und technologische Sophistizierung, Governance-Formen sowie Nutzerinteraktionen berücksichtigt. Das Rahmenwerk unterscheidet zwischen generischen und betriebsspezifischen Werkzeugen, Dateneingabemethoden, Verarbeitungsmechanismen und der Einbindung verschiedener Akteure und bietet damit einen differenzierteren Ansatz als bisherige Modelle. Auf empirischer Ebene dokumentiert die Studie die Existenz fortgeschrittener digitaler Werkzeuge, insbesondere sensorbasierter Lösungen, weist jedoch zugleich auf deren begrenzte Verbreitung sowie auf die weiterhin dominierende Rolle mobiler Beratungsdienste hin. Auf theoretischer Ebene trägt die Arbeit zur Governance- und Adoptionsdebatte bei, indem sie zeigt, dass auch komplexere digitale Werkzeuge sinnvoll funktionieren können, wenn sie in robuste institutionelle Arrangements eingebettet sind, und damit Annahmen infrage stellt, wonach ausschließlich einfache mobile Lösungen für kleinbäuerliche Kontexte geeignet seien. Die institutionelle Analyse verdeutlicht, dass digitale Werkzeuge in Mehrebenen- Arrangements eingebettet sind, an denen private Agrarhändler, Genossenschaften und öffentliche Institutionen beteiligt sind. Diese Konfigurationen unterstützten insbesondere die Sensibilisierung und den Wissenstransfer, waren jedoch mit anhaltenden Herausforderungen im Hinblick auf Validierung, Kalibrierung und Vertrauen in die Qualität der Empfehlungen konfrontiert. Auf Ebene der landwirtschaftlichen Betriebe trugen digitale Werkzeuge vor allem zur Wissensgenerierung und zu ersten Verhaltensänderungen bei, insbesondere zur erhöhten Wahrnehmung von Bodenversauerung und zur Anwendung von Kalk. Weitergehende Veränderungen in der Bodenfruchtbarkeitsbewirtschaftung wurden jedoch durch verfestigte Praktiken, hohe Kosten der Dienstleistungen und eingeschränkten Zugang zu ergänzenden Betriebsmitteln begrenzt. Institutionelle und soziale Akteure wie genossenschaftliche Beratungsdienste, Nichtregierungsorganisationen und Massenmedien spielten eine zentrale Rolle bei der Unterstützung der Nutzung digitaler Werkzeuge, während mobile Technologien die Reichweite erhöhten. Gleichzeitig verdeutlichen Kostenbarrieren, ungleicher Zugang und die begrenzte Skalierbarkeit betriebsspezifischer Werkzeuge das Risiko, bestehende Ungleichheiten innerhalb der digitalen Landwirtschaft zu verstärken. Aus politischer Perspektive unterstreicht die Studie die Bedeutung transparenter Kalibrierungs- und Validierungsprozesse, von Kommerzialisierungsstrategien, die den Nutzen für Landwirte sichern, sowie von Governance-Modellen, die öffentliche Aufsicht und private Innovationsanreize miteinander in Einklang bringen. Die Vermeidung unbeabsichtigter Exklusion – bei der Landwirte digitale Dienste trotz formellen Zugangs nicht nutzen – erfordert gezielte Ansprache, vertrauenswürdige Vermittler sowie angepasste Schulungsansätze, insbesondere für ressourcenschwache Haushalte. Zusammenfassend zeigt die Arbeit, dass digitale Landwirtschaft zwar ein erhebliches Potenzial zur Unterstützung kleinbäuerlicher Landwirtschaft in Subsahara-Afrika besitzt, ihre Wirksamkeit jedoch weniger von der technologischen Komplexität als vielmehr von den umgebenden Governance-Strukturen, institutioneller Unterstützung und Formen der Einbindung der Landwirte abhängt. Fortgeschrittene digitale Werkzeuge wie betriebsspezifische Sensorsysteme können zu datenbasierten und nachhaltigeren landwirtschaftlichen Praktiken beitragen, jedoch nur dann, wenn sie in inklusive, transparente und gut koordinierte institutionelle Arrangements eingebettet sind, die diagnostische Informationen in umsetzbare und lokal relevante Handlungsempfehlungen übersetzen.