As the population and agricultural development in the U.S. expanded west throughout the 20th century, major water infrastructure projects were initiated in order to meet irrigation demand and to reduce the risk and uncertainty associated with highly variable water supplies.2 Agriculture in the arid and semi-arid western U.S. is particularly vulnerable to variability in water supply, and has evolved to rely heavily on major water infrastructure projects.3 In 2007, of the 57 million acres of irrigated cropland and pastureland in the U.S., nearly three-quarters was in the 17 western-most contiguous states; in 2008, irrigated agriculture applied 91.2 million acre-feet of water, with over four-fifths being used in the arid west

Hansen, Zeynep K.

Lowe, Scott

Xu, Wenchao

Boise State University - ScholarWorks

Boise State UniversityScholarWorksEconomics Faculty Publications and Presentations Department of Economics1-26-2015Climate Change, Water Supply, and Agriculture inthe Arid Western United States: Eighty Years ofAgricultural Census Observations from IdahoZeynep K. HansenBoise State UniversityScott LoweBoise State UniversityWenchao XuXiamen UniversityThis document was originally published by Australian National University (Global Water Forum) in Global Water Forum. This work is provided under aCreative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 License. Details regarding the use of this work can be found at:https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/.This document was originally published with the author name: Scott Low.Publication InformationHansen, Zeynep K.; Lowe, Scott; and Xu, Wenchao. (2015). "Climate Change, Water Supply, and Agriculture in the Arid WesternUnited States: Eighty Years of Agricultural Census Observations from Idaho". Global Water Forum.Boise River, United States © Boise State University, Boise,IdahoClimate change, water supply, and agriculture in the arid western UnitedStates: Eighty years of agricultural census observations from IdahoPOSTED ON JANUARY 26, 2015 IN AGRICULTURE, ENVIRONMENTProf. Zeynep K. Hansen  (Boise State University, U.S.), Dr. Scott Low (Boise State University, U.S.) & Dr.Wenchao Xu (Xiamen University, China)As  the population and agricultural  development  in  the U.S.expanded  west  throughout  the  20   century,  major  waterinfrastructure  projects  were  initiated  in  order  to  meetirrigation  demand  and  to  reduce  the  risk  and  uncertaintyassociated with  highly  variable  water  supplies.   Agriculturein  the  arid  and  semi­arid  western  U.S.  is  particularlyvulnerable to variability  in water supply, and has evolved torely heavily on major water infrastructure projects.  In 2007,of the 57 million acres of irrigated cropland and pasturelandin  the  U.S.,  nearly  three­quarters  was  in  the  17  western­most contiguous states; in 2008, irrigated agriculture applied91.2  million  acre­feet  of  water,  with  over  four­fifths  beingused in the arid west.Although these water infrastructure projects were perceived to be a boon to agriculture, they also brought about anumber  of  environmental  concerns  such  as modifications  to  flow  rates  and  impacts  to  native  fish  populations.Utilizing data from the state of Idaho, we evaluate the agro­ecological impacts of water infrastructure developmentin the Western U.S. We focus on economic impacts, such as land use and crop productivity, as well as ecologicalimpacts such as in­stream flow rates.Access to irrigation water in the arid and semi­arid west, based on the hierarchical system of appropriative waterrights, resulted in a number of different economic outcomes. With additional water supplies, existing farms couldpotentially grow more water­intensive crops (changes in the crop mix), increase the productivities (yields per acre)of the crops that they were already growing, and expand their existing cropland acreage. In the long run, all elseequal,  farmers would  be  better  able  to  respond  to  periods  of  drought with  increased  access  to  irrigation watersources.However, as new dams were constructed, agriculture expanded and was established on lands that were otherwisenot  used  for  farming.  Farmland  expansion  certainly  increases  the  total  acreage  in  production,  but  may  haveindeterminate effects on the productivity and variety of crops that are grown. In addition, the development of majorwater  infrastructure could result  in a spatio­temporal  transfer of water resources from the cold (non­agricultural)season to the warm (agriculturally­intensive) season, which could exacerbate the infrastructure’s already tenuousecological impact.It is important to note that the potential impacts of increased access to irrigation water could be strongly influencedby  the  seniority  of  the  water  rights  that  are  held  by  irrigators.   This  means  that  the  additional  water  madeavailable through increased storage capacity  is not equally allocated to every water user, and thus we expect tosee highly heterogeneous impacts on land use decisions of farmers.To evaluate the role that major water infrastructure has played in altering agricultural composition and productivitylevels, we specify models to estimate the impact of major water infrastructure on crop mixes, crop outcomes, andfarmland values, using a rich dataset of county­level agricultural census observations over the past 80 years. Wehypothesize, ceteris paribus, that following the completion of a major water storage project in the relevant countythat  the  total  cropland,  cropland  productivity  and  the  portion  of  water  intensive  crops  will  increase.  We  alsoanticipate  that  the  total  revenue  and  farmland  values  will  increase  if  the  new  water  supplies  are  allocated  toth2345,6Figure 1. Spatial Distribution of irrigation dams inIdahoexisting farms.However, at  the other end of  the spectrum,  if  the new water suppliesare  allocated  to  new  farms  on marginal  lands,  we may  observe  per­acre yields that are similar to or even below those of the existing waterusers with senior  rights  to surface water, and  thus  the mean value ofthe  farmland may  actually  decrease.  Finally, we  hypothesize  that  thepresence  of  a  dam  will  result  in  reductions  in  stream  flow  andincreased variability, which will severely impact ecosystem services andendanger the natural riparian habitats.Our  results  indicate  that  the  presence  of  major  water  storageinfrastructure resulted in positive and statistically significant impacts oncounty­level crop water­use  intensities, productivities, and on  the  totalcropland  acreage  over  time.  We  observe  that  when  faced  withincreased  water  availability,  both  new  and  existing  farms  increasedtheir share of higher­valued and more water  intensive crops. We alsoobserve  that  the  presence  of  a  major  water  storage  project  had  agenerally  large,  positive  productivity  effect,  and  that  this  effect was  particularly  strong  during  periods  of  severedroughts, for some, but not all crops in Idaho. For example, dams increased the productivity of barley productionby 18.4% (or ~429.87 kg/hectare). This effect  is economically significant. With an average of ~2,340 kg/hectare,and  an  average  2013  commodity  price  of  $0.29/kg  for  barley,  the  total  per­county  revenue  from  barley  isestimated to be $3.2M per year.In  contrast  to  the  traditional  literature,  which  posits  that  infrastructure  improvements  increased  the  value  offarmland in the arid and semi­arid western U.S., our results indicate that the presence of a dam has a positive, butnon­significant effect on farmland values.In addition to financial benefits, we find that the construction of major dams in Idaho spatiotemporally transferredwater resources between cold and warm seasons, reduced the portion of water resources available to in­streamuses, and increased the seasonal variability in water supplies, thus negatively affecting the natural environment.Using descriptive statistics of stream flow by analyzing two reaches of the Snake River Basin–Neeley and Milner–we  show  that  the  observed  stream  flow  have  a  narrower  range  of  variation  than  the  expected  “natural  flow”conditions if there were no dams and no water transfer across seasons. This is particularly true during the warmseason  (April­September),  when  we  observe  a  significantly  higher  volume  and  narrower  range  of  variation  instream  flow.  In contrast,  the observed stream  flow during  the cold season  is more volatile, with  lower volumes.The dramatic differences in the seasonal features of stream flow reveal the role of dams in transferring water andstabilizing water supply, primarily for the purpose of irrigation.In summary, the models that we present in this paper rely on major water infrastructure that was present or wasconstructed,  and  environmental  outcomes  that  occurred  during  the  1920­2000  timeframe.  We  find  that  thepresence of the dams is highly correlated with the spatial and temporal transfer of water resources, with increasedvolatility  of  water  supply,  and  with  the  reduction  in  water  supply  made  available  for  ecosystem  uses.  Theinterpretation of these models is that, given future climate scenarios and anticipated outcomes (for example, morevariable streamflow volumes and runoff dynamics,) we expect these outcomes to continue. Moreover, under thedirection of future infrastructure development in the state (Idaho is one of the few states in the arid western U.S. inwhich currently has new dams on  the agenda,) our models would suggest  that  the human­induced volatilities  inwater supplies may increase.References:1. The full published article summarized here is: Hansen, Zeynep K., Scott E. Lowe, and Wenchao Xu (2014)“Long­term Impacts of Major Water Storage Facilities on Agriculture and the Natural Environment: Evidencefrom Idaho (U.S.),” Ecological Economics, 100 (1):106­118.2. Hansen, Zeynep K., Gary D. Libecap and Scott E. Lowe (2011), “Climate Variability and Water Infrastructure:Historical Experience in the Western United States,” National Bureau of Economic Research ConferenceVolume: The Economics of Climate Change: Adaptations Past and Present, Gary Libecap and RichardSteckel, eds. Also available as NBER Working Paper No: 15558.3. Olmstead, A. L., Rhode, P. W., 2008. Abundance: Biological Innovation and American AgriculturalDevelopment, Cambridge University Press, New York.4. U.S. Department of Agriculture. 2008 Farm and Ranch Irrigation Surveyhttp://www.agcensus.usda.gov/Publications/2007/Online_Highlights/Farm_and_Ranch_Irrigation_Survey/Retrieved May 2012.5. Xu, W., Lowe, S. E., and Adams, R.M.. 2014a. ”Climate Change, water rights and water supply: The case ofirrigated agriculture in Idaho,” forthcoming, Water Resources Research (in press:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013WR014696/abstract) DOI: 10.1002/2013WR014696.6. Xu, W., Lowe, S.E., and Zhang, S. 2014b. “An analysis of irrigated agricultural outcomes under the priorappropriation doctrine: hypotheses and applications,” Applied Economics, 46(22): 2639­2652. DOI:10.1080/00036846.2014.907483Zeynep  K.  Hansen  is  a  Professor  of  Economics  in  the  College  of  Business  and  Economics  at  Boise  StateUniversity,  and  a  research  associate  at  the  National  Bureau  of  Economic  Research.  Dr.  Hansen  received  herPh.D.  from  the  University  of  Arizona,  and  her  primary  research  areas  include  economic  history  and  politicaleconomy. Scott E.  Lowe  is  an Associate Professor  of Economics  in  the College of Business  and Economics  atBoise State University, and the director of the Environmental Studies program. Dr. Lowe received his Ph.D. fromthe  University  of  California,  Santa  Barbara,  a  MS  in  Economics  from  Oregon  State  University,  and  a  BA  inEconomics  and  Environmental  Studies  from  the  University  of  California,  Santa  Barbara.  Dr.  Lowe’s  primaryresearch interests relate to the influence of regulations on environmental and socioeconomic conditions. WenchaoXu received his PhD in Economics from Oregon State University  in 2010 and holds a Master  in Economics fromXiamen University. Dr. Xu worked as a postdoc research associate at Boise State University for the Idaho NationalScience Foundation EPSCoR program. His research interests are agricultural  land use, water resources, climatechange, water rights, and local water governance.The views expressed in this article belong to the individual authors and do not represent the views of the GlobalWater  Forum,  the  UNESCO Chair  in Water  Economics  and  Transboundary Water  Governance,  UNESCO,  theAustralian National University, or any of the institutions to which the authors are associated. Please see the GlobalWater Forum terms and conditions here.TAGGED WITH →  Northern America • United States 

Climate Change, Water Supply, and Agriculture in the Arid Western United States: Eighty Years of Agricultural Census Observations from Idaho

http://scholarworks.boisestate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1047&context=econ_facpubs

Climate Change, Water Supply, and Agriculture in the Arid Western United States: Eighty Years of Agricultural Census Observations from Idaho

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Boise State University - ScholarWorks