Research Projects in Biodynamic Agriculture Between Universities and Field Production / PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN EN AGRICULTURA BIODINÁMICA ENTRE UNIVERSIDADES Y PRODUCCIÓN EN CAMPO
People from Mexico and Guatemala tell us, "Drinking coffee in the morning or at any time is one of the most pleasant experiences of the day."
…we decided to start with the optimal base for the crop development: soil fertility.
How much compost should we apply to a coffee plant? When should it be applied? How often shall we do it?
Research Projects in Biodynamic Agriculture Between Universities and Field Production
By Josué Sotoj Castro & Heberto Rodas-Gaitán, PhD
There is no easy beginning and even less ease at a research project establishment, when individuality, respect, and love are considered priorities.
This short report is about the first collaboration between Universidad Autónoma de Nuevo León, Universidad de San Carlos de Guatemala, and El Equimite (a certified biodynamic coffee farm). The three institutions accepted the development of a bachelor thesis focused on Biodynamic Agriculture (BA) and our journey began.
But how to and why believe in a project with such a vision and with a concept little known (or even unknown) in Guatemalan and Mexican universities, such as BA? How to obtain the support for a project based on a philosophy of union between human spirituality and the spiritual universe in contact with nature and which considers and respects the individuality of each organism and its environment?
These were all the questions in our heads as we dreamt of establishing such a project. While the most common decision is to try to develop a profitable project with material results and isolated phenomena, we decided to follow our collective conscience, for the development of a science with more passion and connection to the environment. On the other hand, we prepared ourselves with all the mathematical and statistical tools to defend our scientific method.
Project Approach
Many of us think about starting the day with a good cup of coffee. People from Mexico and Guatemala tell us, "Drinking coffee in the morning or at any time is one of the most pleasant experiences of the day."
Over the last fifty years, coffee consumption has increased at an average annual rate of 1.9%, to around 9.7 million tons in 2018. Currently, more than twenty-five million family farms in some eighty countries cultivate around fifteen billion coffee plants (Dalmau 2019; de Paula et al. 2019). Due to demand, quality is sought. Several factors influence this quality, such as climate, soil, agronomic management, and processing, among others.
For these reasons, we decided to start with the optimal base for the crop development: soil fertility. However, soil has not been given the necessary focus of importance in the region. On the contrary, soil fertility has been degraded and eroded due to the excessive use of agricultural machinery, pesticides, irresponsible use of synthetic fertilizers, and little to no crop diversity, among other factors.
In the universities, we learn soil fertility has the capacity to provide nutrients, to sustain plant growth and development, and to provide adequate crop yield. We learn in order to increase production, artificially synthesized fertilizers must be applied in a controlled way. However, we ask ourselves: Is there a rational application of these kinds of agrochemicals?
In 1924, Rudolf Steiner answered some questions from farmers who were affected by the low soil fertility where they were cultivating. In his lectures, he introduced the biodynamic preparations (BP), which are based on a spiritual vision of the relations between the cosmos, the earth, and human beings.
The BP used in the compost are natural/medicinal resources transformed in the earth, with consideration of annual earth cycles and movements of heavenly bodies. The six BP used in the compost (502-507) promote the growth and development of microorganisms, while strengthening, sensitizing, and creating greater harmony in the metamorphosis of the compost.
The BP are used in small doses within the compost and ideally produced on the same farm. By applying the compost to the soil, life, growth, and quality of the plants are promoted. Furthermore, the compost transfers memory and energy contained in the matter from one generation to another. In BA, compost is considered the cornerstone of soil fertility.
Research Development
The project was carried out on the certified biodynamic farm (Demeter) El Equimite in Veracruz, Mexico. The farm is dedicated to the production of specialty coffee, vegetables, dairy products, education, and conservation. Within the coffee production context, the aim was to apply compost made with local materials. We set out to answer the following basic questions as we thought about these variables: How much compost should we apply to a coffee plant? When should it be applied? How often shall we do it?
While we are guided by biodynamic calendars for activities at each farm, unique characteristics under each set of conditions should be studied as an individuality. However, to answer the above questions in the context of our academic field, we considered the following aims:
- Evaluation of biodynamic compost doses (one, two, and three kilograms, respectively) to the crop of coffee variety Mundo Novo. A treatment without compost was considered as a control (comparison).
- Quantification of biological (Colony Forming Units (CFU) of total fungi, yeasts, and bacteria), and chemical (pH, EC, N, K, Ca, Mg, Cu, Zn) variables in the soil, as well as physical variables in the plant (total height and stem diameter).
The field experiment was carried out using a randomized block statistical design (four replicates). The variables were evaluated during six months of crop development (due to time limits established by the university).
Initial samples were taken from the soil and compost with BP (previously elaborated). During coffee plant transplanting, we applied the different treatments (see figure one) and used mulch to maintain moisture. After six months, the soil close to the plant was sampled (at a forty centimeter depth). In all samples, biological, chemical, and physical properties were evaluated in the laboratory.
Among the results to highlight, we found the application of one kilogram of compost (treatment one) showed the highest increases (on average) of potassium, calcium, magnesium, and zinc, compared to the higher amounts of compost evaluated. This treatment also promoted optimal microbiological populations (see figure two), the greatest plant height, and greatest stem diameter.
The increase in salts (nutrients) with treatment one was observed through the highest electrical conductivity (0.20 mS cm-1).
Considering all results, we conclude the application of one kilogram of compost showed the greatest benefits. In other words, treatment one yielded the highest concentration of essential elements in the soil and physical plant development. Though treatment three showed a higher average population of microorganisms, the amount increases of compost from treatment one to three reduces considerably the efficiency or the higher volume (higher biomass use, expenses, energy, et cetera). In this regard, treatment one also yielded an optimal range of bacteria, fungi, and yeast populations.
The results obtained showed a greater amount of compost does not necessarily mean a greater increase in beneficial properties in the soil and plant. This summary is a brief description of the scientific methodology to find an optimal amount of compost, that not only benefits life in the soil, but also brings greater harmony and balance to the system. When we talk about efficiency, we are referring to an inherent part of crop field production, the reduction of unnecessary resources, and finally the impacts on the economy and benefits obtention (good quality products in all senses of the word sustainability).
Continuation of Projects
Although we are aware this was just the first collaboration between the institutions above mentioned, we still need to continue looking for more connections between producing farms and the research sector. In the future, we will study similar projects from the compost process until the harvest, and of course, enjoy a cup of coffee at the end of the project. ☕
Here we have outlined a project we began four years ago. Today, there are more than fifteen research projects (with a focus on BA/sustainability) completed, which have been carried out between the mentioned universities of Mexico and Guatemala.
Currently, we serve different places, but always try to motivate more people to share our love and respect for our environment.
Josué Sotoj Castro. Agr. Eng. Agricultural Advisor, Techno Serve Inc, Guatemala.
Heberto Rodas-Gaitán. Dr. Sc. Agr. Researcher University of Kassel, Faculty of Organic Agricultural Sciences, Germany. heberto.rodas@uni-kassel.de
PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN EN AGRICULTURA BIODINÁMICA ENTRE UNIVERSIDADES Y PRODUCCIÓN EN CAMPO
Josué Sotoj Castro y Heberto Rodas-Gaitán, PhD
Ningún inicio es fácil y mucho menos al desear establecer un proyecto de investigación, considerando como prioridad la unidad, respeto y amor.
Esta pequeña descripción trata de la primera colaboración entre la Universidad Autónoma de Nuevo León, Universidad de San Carlos de Guatemala y El Equimite (empresa certificada de café biodinámico). Las tres instituciones aceptan el desarrollo de una investigación con enfoque en Agricultura Biodinámica (AB) de un estudiante de licenciatura y así empezó nuestro viaje……
Pero cómo y por qué creer en un proyecto de tal visión y con un concepto poco/nada conocido en universidades de Guatemala y México, tal como la AB? Cómo lograr el apoyo de un proyecto que se basa en una filosofía de unión de la espiritualidad del hombre y el universo, contacto con la naturaleza, que considera y respeta la individualidad de cada organismo y su entorno?
Son todas las preguntas que rondan a nuestro alrededor mientras soñamos en la estabilización de dicho proyecto. Mientras la decisión más común es tratar de hacer un proyecto rentable con resultados materiales y fenómenos aislados, nosotros decidimos seguir nuestra conciencia, para el desarrollo de una ciencia con más pasión y conexión con el entorno. Por otro lado, nos preparamos con todas las herramientas matemáticas y estadísticas para defender nuestro método científico.
ENFOQUE DEL PROYECTO
Muchos de nosotros pensamos en iniciar el día acompañado con una buena taza de café. La gente de México y Guatemala nos dicen: “Beber café por las mañanas o a cualquier hora que se antoje, es una de las experiencias más placenteras del día”.
Durante los últimos 50 años, el consumo de café ha incrementado en una tasa media anual de 1.9%, hasta alrededor de 9.7 millones de toneladas en 2018. Actualmente, más de 25 millones de fincas familiares en unos 80 países cultivan alrededor de 15000 millones de cafetos (Dalmau 2019; de Paula et al. 2019). Debido a su demanda, se busca una buena calidad de taza y existen varios factores que influyen para lograrla, tales como: el clima, suelo, manejo agronómico, beneficiado, entre otros.
Por tal razón, decidimos iniciar con la base ideal para el desarrollo de un cultivo: Fertilidad del Suelo. Sin embargo, no se le ha dado la debida importancia a nivel regional, al contrario, se ha degradado y erosionado debido al uso excesivo de maquinaria agrícola, pesticidas, uso irresponsable de fertilizantes sintéticos y poca/nula diversidad de cultivos, entre otros factores.
En las universidades se nos enseña que la fertilidad del suelo es la capacidad para aportar nutrientes y sustentar el crecimiento y desarrollo de la planta, así como su rendimiento. Y que para aumentar la producción “se deben” de aplicar fertilizantes artificialmente sintetizados de una “forma controlada”. Pero nos preguntamos: Existe una aplicación racional de este tipo de agroquímicos?
En 1924, Rudolf Steiner respondió algunas interrogantes de los agricultores que eran afectados por la poca fertilidad de los suelos donde cultivaban. En sus conferencias dio a conocer los preparados biológico-dinámicos (PB), que se basan en una visión espiritual de las relaciones entre el cosmos, la tierra y el ser humano.
Los PB empleados en la composta son recursos naturales/medicinales transformados en la tierra, considerando ciclos terrestres anuales y movimientos de los astros. Los seis PB empleados en la composta (502-507) fomentan el crecimiento y desarrollo de microorganismos, fortalecen, sensibilizan y crean una mayor armonía en la metamorfosis de la composta.
Los PB son utilizados en pequeñas dosis dentro de la composta e idealmente producidos dentro de la misma granja. Al aplicar la composta en el suelo se promueve la vida, el crecimiento, la calidad de las plantas, así como la transferencia de memoria y energía contenida en la materia, de una generación a otra. En la AB se considera a las compostas como la parte medular de la fertilidad de los suelos.
DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
El proyecto se realizó en la finca certificada biodinámica (Demeter) “El Equimite” (Veracruz, Mx), dedicados a la producción de café de especialidad, vegetales, lácteos, educación y áreas de conservación. Dentro del contexto de la producción de café el objetivo fue aplicar compostas hechas con materiales locales. Y para responder las interrogantes básicas, pensamos en las siguientes variables: Qué cantidad de composta debo aplicar a una planta de café? Cuándo se debe aplicar y con qué frecuencia debo hacerlo?
Si bien nos guiamos en calendarios biodinámicos para las actividades dentro de cada granja, se deben estudiar características propias bajo condiciones únicas, tal como una individualidad. Sin embargo, para responder las interrogantes anteriores en el entorno de la academia, consideramos los siguientes objetivos:
- Evaluación de dosis de compostas biodinámicas (1, 2 y 3 kg) al medio de plantación de la variedad de café -Mundo Novo-. Un tratamiento sin composta fue considerado como control (comparador).
- Cuantificación de variables biológicas (Unidades Formadoras de Colonias -UFC- totales de hongos, levaduras y bacterias), químicas (pH, CE, N, K, Ca, Mg, Cu, Zn) en el suelo, así como físicas en la planta (altura total y diámetro del tallo).
El experimento en campo se llevó a cabo empleando un modelo estadístico de bloques al azar (4 repeticiones). Las variables fueron evaluadas durante seis meses de desarrollo del cultivo (debido a límites de tiempo, establecidos por la universidad).
Se tomaron muestras iniciales del suelo y de la composta con PB (previamente elaborada). Durante el momento de trasplante de las plantas de café se aplicaron los diferentes tratamientos (Figura 1) y se colocó acolchado para conservar la humedad. A los seis meses se muestreó el suelo alrededor de la planta (40 cm de profundidad). En todas las muestras se evaluaron propiedades biológicas, químicas y físicas en laboratorio.
Dentro de los resultados a resaltar se encontró que la aplicación de 1 kg de composta (tratamiento 1) mostró los mayores incrementos (promedio) de potasio, calcio, magnesio y zinc, en comparación con las mayores cantidades de composta evaluadas. Dicho tratamiento también promovió poblaciones microbiológicas óptimas (Figura 2); la mayor altura de planta y diámetro de tallo.
El incremento de sales (nutrientes) en el tratamiento 1 se observó a través de la mayor conductividad eléctrica (0.20 mS cm-1).
Considerando todos los resultados, se concluye que la aplicación de 1 kg de composta mostró los mayores beneficios. Es decir, la mayor concentración de elementos esenciales en el suelo y desarrollo físico de la planta. A pesar de que el tratamiento 3 presentó un mayor promedio de población de microorganismos, el aumento de cantidad de composta del tratamiento 1 al 3 reduce considerablemente la eficiencia (mayor uso de biomasa, gastos, energía, etc.). En tal sentido, el tratamiento 1 también se encuentra en un rango óptimo de población de bacterias, hongos y levaduras.
Los resultados obtenidos demostraron que una mayor cantidad de composta no necesariamente significa un mayor incremento de propiedades benéficas en el suelo y planta. Este resumen es una breve descripción de la metodología científica para encontrar una cantidad óptima de composta, que no solamente beneficie la vida en el suelo, sino lleve una mayor armonía y balance al sistema. Al hablar de eficiencia nos referimos a una parte inherente a la producción de cultivos en campo, la reducción de recursos innecesarios, que al final impactan la economía y obtención de beneficios (productos de calidad y con todo el sentido de la palabra -Sustentabilidad-).
CONTINUIDAD DE PROYECTOS….
Si bien estamos conscientes de que apenas fue la primera colaboración entre las instituciones mencionadas, aún debemos de continuar trabajando con más vinculaciones entre granjas productoras y sector de investigación. En futuros proyectos similares se estudiará desde la elaboración de composta, hasta la cosecha y por supuesto, disfrutar de una taza de café al final del proyecto. ☕
Hemos hablado de un proyecto que inició hace cuatro años. Hoy en día, son más de 15 proyectos de investigación (enfoque en AB/sustentabilidad) concluidos, que se han llevado a cabo entre las universidades de México y Guatemala mencionadas.
Actualmente, cada uno de nosotros sigue en un lugar distinto, pero siempre tratando de motivar a más personas y compartiendo el amor y respeto por nuestro entorno.
AUTORES
Josué Sotoj Castro. Ing. Agr. Asesor Agrícola, Techno Serve Inc., Guatemala.
Heberto Rodas-Gaitán. Dr. Sc. Agr. Investigador Universidad Kassel, Facultad de Ciencias en Agricultura Orgánica, Alemania.