Dynamic Adjustment of Irrigation Technology/Water Management in Western U.S. Agriculture: Toward a Sustainable Future

Abstract

Changing water demands induced through climate change and a growing biofuel energy sector throughout the western States are expected to increase pressures on the present allocation mechanisms for an increasingly scarce resource, raising uncertainty about the sustainability of irrigated agriculture in the West. In this paper, we first present the policy motivation for examining continued producer adoption of water conserving irrigation production systems as a foundation for providing a sustainable future for western irrigated agriculture. Second, we summarize the historical transitions that help to define the adjustment path to increased sustainability for the sector. While western irrigated agriculture is on a path toward greater sustainability, evidence suggests that the sustainability goal has not been fully attained. Third, we develop a new conceptual framework for groundwater management that endogenizes both per acre applied water and an acreage‐based technology adoption relationship within a normative, dynamic‐optimization model for groundwater irrigated agriculture. The framework models producer adoption decisions under uncertainty while accounting for the influence of irrigation technology as a quasi‐fixed input, i.e., the influence of asset fixity on producer adoption decisions. In this model, total crop production is based on consumptive use of irrigation water while the cost side is based on total applied water. L’évolution de la demande en eau que suscitent le changement climatique et l’essor du secteur des biocarburants dans l’Ouest américain devrait faire monter les pressions sur les mécanismes actuels d’allocation d’une ressource de plus en plus limitée, soulevant ainsi de l’incertitude quant à la viabilité de l’agriculture irriguée dans cette région. Dans le présent article, nous avons tout d’abord présenté la motivation politique pour examiner l’adoption soutenue, de la part des producteurs agricoles, de systèmes de production irriguée axés sur l’économie de l’eau comme élément permettant d’assurer un avenir durable pour l’agriculture irriguée. Nous avons ensuite résumé les transitions historiques qui aident à définir les mesures à prendre pour accroître la viabilité du secteur. Bien que l’agriculture irriguée dans l’Ouest américain soit sur la voie d’une viabilité accrue, les données disponibles autorisent à penser que l’objectif de la viabilité n’a pas été pleinement atteint. Enfin, nous avons élaboré un nouveau cadre conceptuel pour la gestion de l’eau souterraine qui endogénise le lien entre l’eau utilisée à l’acre et l’adoption d’une technologie fondée sur la superficie dans le cadre d’un modèle d’optimisation dynamique normatif pour l’agriculture irriguée à partir des eaux souterraines. Le cadre conceptuel modélise les décisions d’adoption du producteur en présence d’incertitude tout en tenant compte de l’influence des technologies d’irrigation comme intrants quasi fixes, c’est‐à‐dire, l’influence de la fixité des actifs sur les décisions d’adoption du producteur. Dans ce modèle, la produc...

Farm and Ecological Resilience to Water Supply Variability

“…Adoption of water conserving technologies can decrease variance in net returns by allowing for higher output when applying the same quantity of water. In the western United States in 2003, 58 percent of irrigated acres used pressurized sprinkler or drip systems, and 40 percent of those systems were low‐pressure, water conserving systems (Schaible et al ). In contrast, in the Mexicali Valley over 95 percent of wheat and alfalfa farmers and 63 percent of cotton farmers use gravity‐flow systems (Carrillo‐Guerrero ).…”

An interdisciplinary regional groundwater model: A study of the Ogallala in the Texas High Plains

“…() and Schaible et al. () have demonstrated the need to differentiate between consumptive use and applied water. Use of applied water over‐estimates the benefits of groundwater management.…”

“…Water that is consumptively used nets out application losses to runoff, evaporation and recharge. Other studies including , and Schaible et al (2010) have demonstrated the need to differentiate between consumptive use and applied water. Use of applied water over-estimates the benefits of groundwater management.…”

Current and Emerging Water Issues in Agriculture: An Overview

“…Another relevant characteristic of groundwater supply is that current use can impose substantial future costs. Schaible et al (2010) specify a dynamic model to evaluate factors determining water use and efficiency that endogenizes groundwater application, technology adoption, and user cost. In many jurisdictions, there are increasingly stringent in-stream flow requirements to maintain water quality for indigenous aquatic species and to maintain river deltas and flood plains.…”