Water management in dry areas / Gestión del agua en zonas secas

Spider web acting as a dew trap
Spider web acting as a dew trap

Fresh water supply is becoming increasingly scarce as many areas are receiving less and less rain. This makes it necessary and urgent to apply different methods for an efficient water management of agricultural lands in rural areas where there is no other source of water than rainfall:

  • Retain and store the rainwater
  • Make the soil more absorbent
  • Keep the soil surface covered
  • Use better adapted plants that need less water
  • Produce your own water

Many rather dry areas get most of their yearly rainfall just on a limited number of occasions with very strong downfall that often just lasts for a short time. Commonly this water just pours across the lands at a high pace drawing fertile soil with it on its, sometimes rather violent, way downhill to end up just to quickly in rivers and seas. But the sooner and higher up that the rain gets retained, the more useful will the water be. By applying low-cost techniques to a create a series of small shallow dams and ditches the rain can be kept on site and perhaps afterward be pumped up to a more permanent storage using low flow solar driven pumps.

The practice of leaving lands as bare as possible and the use of heavy machinery packs the soil hard and limits its ability to admit and store humidity. In contrast, a soil that is full of microbial and vegetal life is like a sponge that will suck up water and keep it stored in the ground. The use of machinery should be limited to lighter vehicles that can be used to open up soil and make in more absorbent.

Many farmers see any presence of other plant species as an unwelcome competitor for water and nutrients. On the contrary, can a well-managed selection of other plants have a positive impact on water retention, transformation of minerals into nutrients and will also increase biodiversity

Keeping the soil covered as much of time as possible, by letting different plants grow all year round, or by the use cuts from pruning and other plant rests to keep the surface covered up, will decrease the loss of humidity in the ground and protect it from drying up under strong solar exposure.

The selection of cultivated species should be well adapted to the local conditions and well suited to grow in areas with less water. Different pruning techniques, that takes away older and bigger branches and leaves room for younger ones can make trees more productive with less water.

Even the driest dessert contains a certain amount of humidity in the air. Different cultures have used different passive techniques to “harvest” the dew from the air. Various types constructions have been applied to bring the temperature of the air humidity down below the dew point to make it condensate and turn into liquid that can be stored. Today there are many different active techniques under development that can use solar energy to produce a cool surface where air humidity can condensate. We will look into those further in a future post.

Telaraña actuando como un atrapador de rocío
Telaraña actuando como un atrapador de rocío

Las provisiones de agua dulce limpia son cada vez más escasas, ya que muchas áreas reciben cada vez menos lluvia. Esto hace necesario y urgente aplicar diferentes métodos para una gestión eficiente del agua en tierras agrícolas en áreas rurales donde no hay otra fuente de agua que la lluvia:

  • Conservar y almacenar el agua de lluvia
  • Hacer que el suelo sea más absorbente
  • Mantener la superficie del suelo cubierta
  • Usar plantas mejor adaptadas que necesitan menos agua
  • Producir su propia agua

Muchas áreas con periodos de sequia extendidos obtienen la mayoría de sus precipitaciones anuales solo en un número limitado de ocasiones con una caída muy fuerte que a menudo dura poco tiempo. Habitualmente, esta agua pasa por encima de las tierras a gran velocidad, arrastrando tierra fértil consigo, a veces de forma bastante violenta, cuesta abajo hasta terminar rápidamente en ríos y mares. Pero cuanto antes y más arriba se conserve la lluvia, más útil será el agua. Mediante la aplicación de técnicas de bajo coste para crear una serie de pequeñas presas y zanjas poco profundas, se puede preservar las aguas pluviales en el propio lugar y para quizás luego ser bombeadas a un almacenamiento más permanente utilizando bombas de bajo caudal impulsadas por energía solar.

La práctica de dejar las tierras lo más desnudas posible y el uso de maquinaria pesada compacta el suelo y limita su capacidad de admitir y almacenar la humedad. Por el contrario, un suelo que está lleno de vida microbiana y vegetal es como una esponja que succionará agua y la mantendrá almacenada en el suelo. El uso de maquinaria debe limitarse a vehículos más ligeros que puedan usarse para abrir el suelo y hacerlo más absorbente.

Muchos agricultores ven cualquier presencia de otras especies de plantas como un competidor no deseado para el agua y los nutrientes. Al contrario de esto, una selección bien gestionada de otras plantas puede tener un impacto positivo en la retención de agua, la transformación de minerales en nutrientes y también aumentará la biodiversidad.

Mantener el suelo cubierto la mayor cantidad de tiempo posible, dejando crecer diferentes plantas durante todo el año, o mediante cortes trituradas de poda y otros restos de plantas para mantener la superficie cubierta, reducirá la pérdida de humedad en el suelo y lo protegerá de secarse bajo una fuerte exposición solar.

La selección de especies cultivadas debe adaptarse bien a las condiciones locales y ser adecuada para crecer en áreas con menos agua. Diferentes técnicas de poda, que quitan las ramas más viejas y más grandes y dejan espacio para las más jóvenes, pueden hacer que los árboles sean más productivos con menos agua.

Incluso el desierto más seco contiene una cierta cantidad de humedad en el aire. Diferentes culturas han usado diferentes técnicas pasivas para “cosechar” el rocío del aire. Se han aplicado diversas construcciones de tipos para reducir la temperatura de la humedad del aire por debajo del punto de condensación y condensarla y convertirla en un líquido que pueda almacenarse. Hoy en día hay muchas técnicas activas diferentes en desarrollo que pueden usar energía solar para obtener una superficie refrigerada donde la humedad del aire puede condensarse. Investigaremos estas técnicas más en futuras publicaciones.

Mountain ecosystems / Ecosistemas de montaña

“La cultura que hace el paisaje” (The culture that makes the landscape) is an anthology of articles published by Pedro Montserrat Recoder, who was a passionate naturalist and ecologist, with a great knowledge about the natural resources of the Pyrenees. Montserrat describes the mountainsides as integral ecosystems, where the water runs like blood through a living body, and where all parts have a vital function part in keeping the system alive and in balance. Each stratum of the slope fulfils a function and the landscape has been forming for thousands of years, thanks to the interaction of the animal world with the plant world. Through the agriculture man and the pasture of his animals the landscape has been shaped, as we know it today. “You can not talk about agriculture without livestock or livestock without the social, environmental, cultural relationships that are related to the evolution of man and give feature to the landscape,” he has said.

From the inhospitable mountain peaks, through its forests, meadows, pastures, fields, dry land crops, and reaching the plains with its orchards and irrigated crops, the nearby presence of different animals eating the vegetal products in interaction with the microbial and animal life underground, is what has nourished and shaped the landscape. Montserrat gives special importance to the ceaseless work of earthworms to process all the remains and produce humus, “create earth” which is a necessary capital for a fertile soil. Their subsurface movements work like tillage to keep the soil humid and aerated.

The author warns against monocultures and the selective and simplified productivity that, with its dependence on material brought from outside, many times ends up producing less than what it consumes. To generate biodiversity, natural forces and processes must be encouraged, which over time generates stable and well-organized systems. Pastures are an organized form of natural selection, where domesticated herbivores have followed the footsteps of wild herds, and the basis of their productivity lies in the variety of the different scenarios on the mountain slopes. This is a culture that has shaped the landscape, which must be understood and protected if we want to preserve it.

p703

“La cultura que hace el paisaje” es un antología de artículos publicados por Pedro Montserrat Recoder, que fue un naturalista y ecologista apasionado, con un gran conocimiento sobre los recursos naturales de los Pirineos. Montserrat describe las laderas de las montañas como ecosistemas integrales, por donde recorre el agua como sangre por un cuerpo vivo, donde cada parte tiene una función vital en mantener el sistema vivo y equilibrado. Cada estrato de la ladera cumple una función y el paisaje ha sido formándose durante miles de años, gracias a la interacción del mundo animal con el mundo vegetal. A través de la agricultura del hombre y el pasto de sus animales se ha dado forma al paisaje como le conocemos hoy. “No se puede hablar de agricultura sin ganadería ni de esta sin las relaciones sociales, ambientales, culturales que se relacionan con la evolución del hombre y sellan el paisaje”, ha afirmado.

Desde los inhóspitos cumbres de las montañas, pasando por sus bosques, prados, pastos, campos, cultivos de secano, y llegando a las vegas con sus huertos y cultivos de regadío, la presencia cercana de distintos animales comiéndose los productos vegetales en interacción con la vida animal y microbiana bajo tierra es lo que ha nutrido y dado  forma al paisaje. Especial importancia da Montserrat al incesable labor de las lombrices para procesar todos los restos y producir humus, “crear tierra” que es un capital necesario para un suelo fértil. Sus movimientos bajo tierra funcionan como una labranza para mantener el suelo húmedo y aireado.

El autor advierte contra los monocultivos y la productividad selectiva y simplificada que con su dependencia de material traído desde fuera muchas veces acaba produciendo menos de lo que consume. Para generar biodiversidad, hay que fomentar las fuerzas y procesos naturales, que con el tiempo genera sistemas estables y bien organizados. Los pastos son una forma organizada de selección natural, donde los herbívoros domesticados han seguido las huellas de las manadas salvajes, y en la variedad de los distintos escenarios de las laderas de montaña reside la base de su productividad. Esto es una cultura que ha dado forma al paisaje, que hay que entender y proteger si queremos preservarlo.

Water retainment systems / Sistemas de retención del agua

The flow of water atop and below the soil level is a natural part of the cycle of water. The capacity of the soil to absorb surface water decides how much of it will run off further downhill and how much will infiltrate and continue its course below the surface level. This capacity depends on the type of the soil, a coarser material will let the water through more easily and a finer material will have more capacity to retain the water. Plants and trees contribute to further retain and process the water. The topography will decide which course the water will take on its way downhill and if it will stop and accumulate on the way. This natural process can be adapted and used for many different reasons: for example as a way to retain rainwater, to control soil erosion, as a base for natural irrigation, to improve soil fertility or to treat residual waters.

The Keyline technique was development by the Australian farmer P.A. Yeomans and published in the 50’s as a system of landscape contour treatment, seeking to gain a maximum absorption of rainfall from improving the water retaining performance of ridges and valleys. In the system, a keypoint is defined as point where a flat area suddenly steepens and a keyline is defined as all points on the same continuous level. The soil along the keyline is then ploughed taking material from the uphill side and leaving it on the downhill side. Yeoman’s keyline principles have been used in many contexts, like in Permaculture and other holistic approaches to agriculture.

In Latin American developing countries shallow trenches are dug along the cultivated terraced edges or slopes, perpendicular to the water flow, and the soil from the trench is left on the downhill side, where plants are put to bind the soil and benefit from the added humidity and fertility. Sometimes the trench is filled with small stones or just left empty to accumulate fertile soil that the rains carry with them from further uphill. Later that soil is again put on the cultivated areas. Stone filled infiltration trenches are also used in many urban areas as retention basins for stormwater to slow down the impact from heavy rains on urban sewer systems.

When it comes to treatment of residual waters, there have been a developments of many different systems. Simpler systems that only handle grey waters (from showers and kitchen sinks) are most common for individual users but also systems that include black waters (toilet water) are being used with many examples of bigger public systems. In any case it is important to first separate and collect all the sludge and bigger particles. This is done by means of coarser filters and a sludge separating chamber before letting the water go further. Later the water can be led into a small pond where plants help to process the bacterial content and break organic material down in a aerobic process (with oxygen). Often the residual water is also led onto to a bed of gravel and coarser sand where it will slowly infiltrate and be purified in a more anaerobic process (without oxygen). The access to oxygen in the process is much more efficient in dealing with impurities but can’t always be achieved in smaller systems with a reduced amount of water processed.

It is important that these infiltration beds are not put close to natural water courses, fresh water sources or just above ground water level, as the untreated water needs a long time passing through different layers to be ready to mix with other water sources. At the bottom of the infiltration bed a collector tube can be placed to reuse the treated water for irrigation. The distances to keep from those sources depend on the type of the natural soil and the amount of gravel and sand used in the infiltration beds. To decide on this it is always wise to let a specialist analyse a soil sample.

p645

El flujo del agua por encima y por debajo del nivel del suelo es una parte natural del ciclo del agua. La capacidad del suelo para absorber las aguas superficiales determina cuanta cantidad seguirá más abajo y cuanta cantidad se infiltrará y continuará su curso por debajo del nivel superficial. Esta capacidad depende del tipo de suelo, un material más grueso permitirá que el agua pase más fácilmente y un material más fino tendrá más capacidad para retener el agua. Las plantas y los árboles contribuyen a retener y procesar el agua. La topografía decidirá qué rumbo tomará el agua en su camino cuesta abajo, si se detendrá y se acumulará en el camino. Este proceso natural puede ser adaptado y utilizado por muchas razones diferentes: por ejemplo, como forma de retener el agua de lluvia, para controlar la erosión del suelo, como base para el riego natural, para mejorar la fertilidad del suelo o para tratar las aguas residuales.

La técnica Keyline fue desarrollada por el agricultor australiano P.A. Yeomans y publicado en los años 50 como un sistema de tratamiento del contorno del paisaje, intentando ganar una absorción máxima de las precipitaciones para mejorar el funcionamiento de retención del agua en crestas y valles. En el sistema, un punto clave (keypoint) se define como punto en el que un área plana de repente se inclina y una línea clave (keyline) se define como todos los puntos en el mismo nivel continuo. El suelo a lo largo de la línea dominante es entonces arado tomando material desde el lado cuesta arriba y dejándolo en el lado de la cuesta abajo. Los principios de la línea clave de Yeoman se han utilizado en muchos contextos, como en Permacultura y otras prácticas más holísticos de la agricultura.

En los países en desarrollo de América Latina se cavan zanjas poco profundas a lo largo de los bordes o pendientes cultivados en terrazas, perpendiculares al flujo de agua, y el suelo de la zanja se deja en la ladera, donde se introducen plantas para fijar el suelo que se benefician de la humedad y la fertilidad añadida. A veces la trinchera se llena de pequeñas piedras o simplemente se dejan vacías para acumular suelo fértil que las lluvias llevan consigo desde cuesta arriba. Más tarde se vuelve a poner este suelo en las áreas cultivadas. Las trincheras de infiltración llenas de piedra también se usan en muchas áreas urbanas como cuencas de retención para que las aguas pluviales reduzcan el impacto de las fuertes lluvias en los sistemas de alcantarillado urbano.

Cuando se trata de tratamiento de aguas residuales, ha habido un desarrollo de muchos sistemas diferentes. Los sistemas más simples que sólo manejan aguas grises (de duchas y fregaderos de cocina) son más comunes para los usuarios individuales, pero también los sistemas que incluyen aguas negras (agua del inodoro) se utilizan con muchos ejemplos de sistemas públicos más grandes. En cualquier caso, es importante primero separar y recoger todos los lodos y partículas más grandes. Esto se hace mediante filtros más gruesos y una cámara de separación de lodos antes de dejar que el agua vaya más lejos. Posteriormente, el agua puede ser conducida a un pequeño estanque donde las plantas ayudan a procesar el contenido bacteriano y descomponen el material orgánico en un proceso aeróbico (con oxígeno). A menudo, el agua residual también se conduce a un lecho de grava y arena más gruesa donde se infiltrará lentamente y se purificará en un proceso más anaeróbico (sin oxígeno). El acceso al oxígeno en el proceso es mucho más eficaz en el tratamiento de impurezas, pero no siempre se puede lograr en sistemas más pequeños con una cantidad reducida de agua procesada.

Es importante que estos lechos de infiltración no se pongan cerca de cursos de agua naturales, fuentes de agua dulce o simplemente sobre el nivel freático del agua, ya que el agua no tratada necesita mucho tiempo pasando por diferentes capas para estar lista para mezclarse con otras fuentes de agua. En la parte inferior del lecho de infiltración se puede colocar un tubo colector para reutilizar el agua tratada para riego. Las distancias a conservar de estas fuentes dependen del tipo de suelo natural y de la cantidad de grava y arena utilizada en los lechos de infiltración. Para decidir sobre esto siempre es aconsejable dejar que un especialista analice una muestra de suelo.

Syntropic agriculture / Agricultura syntrópica

Syntropic farming uses agroforestry, putting trees, lower plants together with crops and pasture, close together to recover degraded land and create a more biodiverse and sustainable land-use simply by putting these lands to use. These areas very quickly turn into highly productive ecosystems where nutrients are formed without the use of external inputs and with emphasis on soil formation, regulation of micro-climate and favoring of the water cycle. The use of the trees acts a protective umbrella for the lower plants creating a more benign climate below and helps the areas to cope with climate change. Instead of being looked upon as a competitor for water and nutrients the trees here are seen as helpers to create more diversity, and the variety of plants growing on different levels and with different needs and development speeds form a supportive system together. The trees and other plants are constantly pruned, and the organic material is spread upon the lands, to create a quicker turnaround and soil formation. In hot climates, plants and pasturing animals are less stressed below the shade of the trees.

This method has been developed by Swiss farmer Ernst Götsch, through a long life questioning the established farming methods, dedicated to “planting, observing, testing and inventing”. Most self-taught and with a great interest for classical literature and philosophy, early in his life he was finding himself working for a prestigious research institution in a project aiming to develop more disease-resistant plants. Götsch asked himself if it was not better to improve the conditions for the existing plants than trying to modify them to adapt to the adverse conditions that was partly created by industrial agriculture. He set of in his own free time to experiment on some leased land in Germany. The more he worked on developing a balanced farming system, the more he saw that it really depended on working on the whole ecosystem.

With time the positive results started showing and Götsch started receiving invitations to show and teach his methods. Many of the invitations was from tropical countries, and in the 70-ties he was working in Costa Rica, which meant adapting his whole system to a different climate. Today Ernst Götsch is still developing his system in the Amazonian region of Brazil. “Life in Syntropy” is a new short film about his work made specially to be presented at COP21 meeting in Paris, where Syntropic Agriculture is briefly explained through practical examples and interviews.

 

Ernst Götsch from the documentary "Life in Syntropy"
Ernst Götsch from the documentary “Life in Syntropy”

 

La Agricultura Sintrópica utiliza la silvicultura, usando los árboles, las plantas más bajas junto con los cultivos y los pastizales, bien juntas para recuperar las tierras degradadas y crear un uso de la tierra más biodiverso y sostenible simplemente poniendo estas tierras en uso. Estas áreas se convierten rápidamente en ecosistemas altamente productivos donde los nutrientes se forman sin el uso de insumos externos y con énfasis en la formación del suelo, la regulación del microclima y el favorecer el ciclo del agua. El uso de los árboles actúa como un paraguas protector para las plantas inferiores creando un clima más benigno por debajo y ayuda a los cultivos a hacer frente al cambio climático. En lugar de verse como un competidor por el agua y los nutrientes, los árboles aquí se ven como ayudantes para crear más diversidad y la variedad de plantas que crecen en diferentes niveles y con diferentes necesidades y velocidades de desarrollo forman un sistema de apoyo juntos. Los árboles y otras plantas son constantemente podados, y el material orgánico se extiende sobre las tierras, para crear una conversión y formación del suelo más rápida. En climas cálidos, las plantas y los animales de pastoreo están menos estresados ​​bajo la sombra de los árboles.

Este método ha sido desarrollado por el agricultor suizo Ernst Götsch, a través de una larga vida cuestionando los métodos agrícolas establecidos, dedicados a “plantar, observar, probar e inventar”. Autodidacta y con un gran interés por la literatura y la filosofía clásica, se encontraba a principios de su vida trabajando para una prestigiosa institución de investigación en un proyecto destinado a desarrollar plantas más resistentes a las enfermedades. Götsch se preguntó si no era mejor mejorar las condiciones de las plantas existentes que tratar de modificarlas para adaptarlas a las condiciones adversas que fueron creadas en parte por la agricultura industrial. Se puso a experimentar en su propio tiempo libre en algunas tierras arrendadas en Alemania. Cuanto más trabajaba en el desarrollo de un sistema de cultivo equilibrado, más vio que realmente dependía de trabajar con en todo el ecosistema.

Con el tiempo los resultados positivos comenzaron a mostrarse y Götsch comenzó a recibir invitaciones para mostrar y enseñar sus métodos. Muchas de las invitaciones provenían de países tropicales, y en los 70 años trabajaba en Costa Rica, lo que significaba adaptar todo su sistema a un clima diferente. Hoy Ernst Götsch todavía está desarrollando su sistema en la región amazónica de Brasil. “Life in Syntropy” es un nuevo cortometraje sobre su trabajo realizado especialmente para ser presentado en la COP21 en París, donde se explica brevemente la agricultura sincrónica mediante ejemplos prácticos y entrevistas.