Economic Differences in Soybean 
Production Systems of Budget Estimated 
Irrigation Water Use Versus Actual Use
C.Robert Stark 
(stark@uamont.edu)
Presented at the Soil & Water Conservation Society 
71st International Annual Conference
Louisville, Kentucky, July 24‐27, 20165
Paul Francis 
(francis@uamont.edu)
Leo Espinoza 
(lespinoza@uaex.edu)
Chris Henry 
(cghenry@uark.edu)
Mukhammadzakhra Ismanov
(mismanov@uark.edu)
Larry Earnest
(learnest@uark.edu)
Scott Hayes
(shayes@uark.edu)
Soybean in Arkansas
3.11
2.85
3.3
3.42
3.19
3.33
3.2
3.27 3.24
3.3
3.15
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3.0
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Total Acres Planted
(MillionAcres)
Soybean in Arkansas
1.963
2.18 2.125
2.48 2.565
2.348
2.627 2.53
2.68 2.65 2.71
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Total Irrigated Acres Planted
(Million Acres)
Soybean in Arkansas
39.0 39.0 40.0 41.0 39.0 39.5
42.2
48.3 46.4
52.5 51.4
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Irrigated Annual Average Yield
(Bushels/Acre)
Soybean in Arkansas
34.0 35.0 36.0
30.0
37.5
35.0
38.5
43.5 43.5
50.0 49.0
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Statewide Annual Average Yield
(Bushels/Acre)
Study Questions
1.  Are there differences in the 
targeted quantities of water per 
irrigation event and actual amounts 
being applied in soybean irrigation?
2.  What are the resource and 
economic costs of water quantity 
variations in soybean irrigation?
Agronomic Research Design
• Soybean Irrigation Studies 
– Southeast Research Station, Rohwer, Arkansas, 2015
Data from 2 Studies:
• Sharkey Silty Clay soil – Gypsum‐Ripping‐Deficit Irrigation
• Silt Loam soil – Deficit Irrigation
Agronomic Research Design
• Soybean Irrigation Studies 
– Randomized Complete Block design with 4 replications.  
Treatments were independent of the block design.
Agronomic Research Design
• Soybean Irrigation Initiation Study 
– Watered from well with 80’ water table, pumped from 
approx. 100’, by 3‐stage electric pump (100 acre capacity).
– Irrigation volume was determined using a flowmeter 
attached at the well.
Agronomic Research Design
• Soybean Irrigation Initiation Study 
– Irrigation timing was based on readings from the ETGage™ 
using the “Alfalfa Cover” setting.
Agronomic Research Design
• Soybean Irrigation Initiation Study 
– Fertilization was applied according to annual soil tests.
– Management practices followed UA‐CES recommendations 
for weed, insect, and disease control.
Deficit Irrigation Initiation Treatments
Sharkey Clay Gyp‐Rip‐Def Study:
–2 inch Water Deficit – Applied three 
irrigations on June 22, August 3, and August 
14.
–3 inch Water Deficit – Applied two 
irrigations on July 27 and August 10.
–4 inch Water Deficit ‐ Applied one irrigation 
on August 3.
Deficit Irrigation Initiation Treatments
Silty Loam Deficit Study:
–1.5 inch Deficit – Applied six irrigations on 
June 22, July 15, 21, & 27 and August 5 & 14.
–2.5 inch Deficit – Applied three irrigations on 
July 21, August 5, and August 17.
–3.5 inch Deficit – Applied two irrigations on 
July 27 and August 17.
–4.5 inch Deficit ‐ Applied two irrigations on 
August 3 and August 17.
2.83 2.90
4.66
13.65
5.48
2.90
0
2
4
6
8
10
12
14
6/22/2015 7/27/2015 8/3/2015 8/10/2015 8/14/2015
Actual
Acre‐Inches
Water
Applied
2015 Sharkey Clay Gyp‐Rip‐Def Study
2 inch deficit 3 inch deficit 4 inch deficit
2.5” Target
Acre‐Inches
Per
Treatment
2.74
7.80
3.47
2.80
1.93
2.37
5.91
3.04
0
1
2
3
4
5
6
7
8
6/22 7/15 7/21 7/27 8/3 8/5 8/14 8/17
Actual
Acre‐Inches
Water
Applied
2015 Silt Loam Deficit Irrigation Study
1.5 inch deficit 2.5 inch deficit
3.5 inch deficit 4.5 inch deficit
2.5” Target
Acre‐Inches
Per
Treatment
Actual Irrigation Variability‐Sharkey
DATE CHANGE FROM  
TARGET (acre‐inches)
June 22 + 0.33
June 27 X
August 3 + 0.80
August 10 + 2.98
August 14 + 2.16
+ 6.27
Actual Irrigation Variability‐Silt
DATE CHANGE FROM  TARGET (acre‐inches)
June 22 + 0.24
July 15 X
July 21 + 1.94
July 27 + 0.60
August 3 + 3.41
August 5 ‐ 1.14
August 14 ‐ 0.13
August 17 + 1.62
+ 6.54
Actual Variability by Treatment‐Sharkey
TREATMENT # Target 
Volume
Actual 
Volume
2.0” Deficit 3 7.5” 10.39
3.0” Deficit 2 5.0” 19.13 ?
4.0” Deficit 1 2.5” 2.90
Actual Variability by Treatment‐Silt
TREATMENT # Target 
Volume
Actual 
Volume
1.5” Deficit 6 15.0” 21.11 ?
2.5” Deficit 3 7.5” 8.44
3.5” Deficit 2 5.0” 5.84
4.5” Deficit 2 5.0” 8.95 ?
• Partial Budget approach used 2015 UA Division of 
Agriculture interactive enterprise budgets.
• Irrigation quantity cost comparisons were developed 
by calculating costs for target quantities per treatment 
and then adjusted to reflect actual quantities applied.
Economic Research Methods
• Inputs by year were actual products 
& quantities.
• Input prices per unit were taken from 
UA Division of Agriculture & 
Mississippi State Budget Generator 
2015 lists.
Economic Research Methods
Actual Cost Change by Treatment‐Sharkey
TREATMENT # Target 
Volume
Actual 
Volume
Change 
in Cost
2.0” Deficit 3 7.5” 10.39 +$ 7.86
3.0” Deficit 2 5.0” 19.13 ? +$ 38.43
4.0” Deficit 1 2.5” 2.90 +$ 1.08
Actual Variability by Treatment‐Silt
TREATMENT # Target 
Volume
Actual 
Volume
Change 
in Cost
1.5” Deficit 6 15.0” 21.11 ? +$ 16.61
2.5” Deficit 3 7.5” 8.44 +$ 2.56
3.5” Deficit 2 5.0” 5.84 +$ 2.29
4.5” Deficit 2 5.0” 8.95 ? +$ 10.74
Actual Water Usage Differences
Actual Water Usage Differences
Conclusions
1. Differences exist between target volumes for 
irrigation treatments and actual volumes ranging 
from 0.40 acre‐inches to 2.89 acre‐inches.
2. Extended across all 2015 irrigated soybean acres 
planted in Arkansas, added use could exceed 1.084 
million acre‐inches or 29.484 billion gallons.
3. Operating and Capital Recovery Costs associated with 
extra irrigation water use ranged from $1.08 per acre 
to $7.86 per acre.
4. Extended on average across all 2015 irrigated soybean 
acreage harvested in Arkansas, the added total 
expense could exceed $2.9 million.
Acknowledgments
 Arkansas Soybean 
Promotion Board.
 Dr. Kelly Bryant, Dean UAM School of Agriculture
Director, UA Southeast Research & Extension Center
Monticello, AR.
 Research Station Director and Staff
Southeast Research Station, Rohwer, AR.
Questions??

Economic differences in soybean production stark