Diseño
Los doce principios
A partir de los principios éticos, Holmgren definió 12 principios de diseño de la permacultura. Enfocados bajo la teoría de sistemas, sirven como guías generales para orientarnos dentro de la enorme complejidad natural y social a la hora de desarrollar un sistema sostenible:[16].
Zonas
Las zonas son una forma de organizar de forma inteligente el entorno humano conforme a la frecuencia de sus necesidades o cuidado de sus plantas y animales. Las zonas más frecuentadas a lo largo del día se deben emplazar en las zonas cercanas al hogar, es decir, en las zonas 1 y 2. Las que son visitadas algo menos frecuentemente en las zonas 3 a la 5.[17].
Capas
Las capas son una de las herramientas que se utilizan para diseñar ecosistemas funcionales que son sostenibles y de beneficio directo para los humanos. Un ecosistema maduro tiene un gran número de relaciones entre sus partes componentes: árboles, sotobosque, la cobertura del suelo, el suelo, los hongos, insectos y animales. Debido a que las plantas crecen a diferentes alturas, una comunidad de formas de vida diversas es capaz de crecer en un espacio relativamente pequeño, ya que cada capa se apila una encima de otra. En general, existen siete capas reconocidos en un bosque de alimentos, aunque algunos practicantes de permacultura también incluyen hongos como octava capa.[19].
Efecto de borde
El efecto de borde es cuando dos sistemas muy diferentes se encuentran y se crea un área de intensa productividad y conexiones útiles. Un ejemplo de esto es la costa; donde la tierra y el mar se encuentran hay una zona especialmente abundante para las necesidades humanas y animales. Así que esta idea se desarrolla en diseños permaculturales como en las espirales de hierbas aromáticas o la creación de estanques que tienen costas ondulantes en lugar de un simple círculo o un óvalo (aumentando así la cantidad de borde para un área dada).
Sin embargo, se han documentado casos en los que a veces el efecto de borde cuando se produce un cambio abrupto —de bosque a pradera por ejemplo— puede conllevar un mayor reemplazo de especies, además de una variación del microclima un tanto brusca. Se ha observado que hay mayor conservación cuando el cambio es menos abrupto, por ejemplo cuando un bosque linda con un monte bajo.[21][22].
Gremios
Hay muchas formas de gremios o asociaciones, incluyendo gremios de plantas con funciones similares (que podrían intercambiarse dentro de un ecosistema), pero la percepción más común es la de un gremio de apoyo mutuo provocando una simbiosis. Un gremio tal es un grupo de especies en las que cada uno proporciona un conjunto único de funciones diversas que se ayudan unas a otras de forma simbiótica. Gremios de apoyo mutuos son grupos de plantas, animales, insectos, etc., que funcionan bien estando juntos. Algunas plantas pueden ser cultivadas para la producción de alimentos, algunos tienen raíces primarias que extraen nutrientes desde las profundidades de la tierra, algunas son fijadoras de nitrógeno, algunas atraen insectos benéficos, y otras repelen insectos dañinos.
Cuando este grupo de elementos se agrupan y se benefician mutuamente unas de otras, se dice que estas plantas forman un gremio.[23][24][25].
Biodiversidad
Los monocultivos son sistemas artificiales creados por el ser humano para que encajaran con el modelo de especialización social, creando así grandes terrenos de monocultivo que se ha demostrado que no es lo ideal, ya que no encajan con el ecosistema ni se adaptan a él. Una plaga o enfermedad de una determinada especie hace al monocultivo poco resiliente "Resiliencia (ecología)"), ya que no tiene cerca plantas que sea asocien o hagan gremio con ellas con el fin de protegerse, como fue el caso de la plaga de la filoxera que arrasaron monocultivos de vid por toda Europa.[26].
Por tanto es necesaria la asociación de cultivos y uso de animales para aprovechar las simbiosis imitando a la naturaleza, logrando sistemas resilientes frente a plagas y que se autorregulan por sí mismos.
Manejo del suelo
Para que un sistema pueda autorregularse y lograr la estabilidad necesita que el suelo esté "vivo", es decir que contenga el máximo de microorganismos e insectos beneficiosos como lombrices que permitan airearlo, además de hongos que creen micorriza que es la que ayuda en definitiva al buen desarrollo de las plantas. Para lograr un suelo sano este tiene que estar protegido tanto del sol como de la lluvia, ya que si este está desnudo la radiación solar como el golpe de las gotas de lluvia arrasan con los microorganismos y hongos que viven en el suelo. El bosque, el monte bajo y otros entornos naturales logran protegerlo de forma natural con las hojas caídas de árboles y matorrales. El ser humano logra imitar esto usando algún tipo de acolchado "Acolchado (agricultura)") (mulch) que variará según el clima. Por ejemplo en zonas con una primavera y un verano bastante cálido como en los climas mediterráneo o mediterráneo continental conviene usar paja. En un clima algo más frío la paja u otro tipo de acolchado similar provocará un exceso de humedad, por lo que es recomendable usar compost en su lugar.
Otra forma de proteger el suelo es mediante una cobertura vegetal. Estas coberturas requieren un segado periódico que produce restos que al acumularse sirven de acolchado,[27] o bien el uso de ganado para que paste y así recorte la hierba.
Algo importante a tener en cuenta es el aporte de materia orgánica. En un suelo desnudo y que carezca de vida los nutrientes y materia orgánica de poco sirven, ya que cuando llueve estos se van a las partes más profundas del suelo perdiéndose en lo que se conoce como lavado de nutrientes. En cambio en un suelo vivo los microorganismos se comen estos nutrientes y van soltándolos lentamente a través de su respiración o cuando mueren. De este modo la materia orgánica les sirve a estos de alimento para seguir manteniendo un buen equilibrio en el suelo y las plantas consiguen que sus nutrientes no desaparezcan y disponer de ellos cuando lo necesitan.
Otro aspecto a tener en cuenta es la estructura del suelo. Este puede ser más arcilloso, limoso o arenoso y en cuanto a su pH puede ser un suelo ácido, neutro o alcalino. Del mismo modo que hay que tener en cuenta el clima para saber qué tipo de especies cultivar, es importante también saber el tipo de suelo que se tiene para averiguar si el suelo podrá ser fértil o simplemente cultivable y saber que tipo de plantas se adaptarían mejor. En el caso de que el suelo no sea muy apto para el cultivo se puede corregir aportando grandes cantidades de materia orgánica y acolchando el suelo. En ocasiones si el pH no es neutro[a] y difícil de corregir quizá es recomendable adaptarse al terreno y plantar especies acidófilas o alcalófilas según sea el caso.
Otro aspecto fundamental en un suelo sano es la micorriza. Esta es la conexión que erigen los hongos para crear una simbiosis con las raíces de las plantas, arbustos y árboles. El hongo proporciona agua, minerales y nutrientes al vegetal de sitios inaccesibles para este. El hongo a cambio consigue hidratos de carbono y vitaminas que de otro modo no podría conseguir. Además logra que las especies de vegetales se comuniquen entre sí intercambiándose información y nutrientes. Un suelo desprotegido limita o directamente mata a un hongo micorrícico.[28].
Uso de animales
El manejo de animales en permacultura es clave para el mantenimiento de un sistema sostenible. Las lombrices de tierra y escarabajos que producen una aireación natural del suelo, mariposas y abejas que polinizan, gallinas, conejos, ovejas, cabras, cerdos y vacas que con sus desechos ayudan a abonar la tierra, además de removerla un poco con sus garras y pezuñas (bioturbación) favoreciendo la vida microbiana en el suelo siempre que no se produzca un sobrepastoreo de la misma. Precisamente para evitar este sobrepastoreo la permacultura contempla el uso de gallineros móviles o un sistema de rotación por zonas en el caso de animales de mayor tamaño.
La actividad de estos produce también otros muchos efectos beneficiosos como un buen reciclaje de nutrientes, siempre que estos estén bien alimentados con productos orgánicos, buen drenaje del suelo, desbroce y limitación de las hierbas adventicias, la consumición de frutos caídos propagando sus semillas, limitación de plagas, etc.
También existen sistemas silvopastoriles que aprovechan el cultivo de determinados tipos de árboles para que puedan proveer de alimento al ganado durante meses de forma gratuita, alimentándose los animales de los frutos caídos de estos. Por ejemplo los cerdos se pueden beneficiar de las encinas —dehesa— las ovejas de los perales y manzanos y las vacas de los árboles de mango.[31].
Algunas especies de peces también contribuyen al buen funcionamiento de un estanque o sistema de permacultura marina.
Energía
La permacultura aboga por la mayor conservación de energía posible que entra a un sistema, ya sea en forma de sol, agua o viento, entre otros. Un sistema tiene que producir más de lo que gasta para que este sea sostenible, por tanto se hace indispensable el buen posicionamiento de determinados árboles y plantas para que el sol penetre en invierno en los sitios deseados o que aporten sombra en verano en esos mismos lugares, de este modo una casa podría estar frente a un árbol de hoja caduca orientada al sol del mediodía (al sur en el hemisferio norte y al norte en el hemisferio sur) y recibir todo el sol necesario en invierno al no tener el árbol hojas y en verano estar protegida de este gracias a todo el follaje que tiene el árbol. Otra buena forma de aprovechar el sol es colocando en los tejados paneles de energía solar y almacenarla en baterías como energía eléctrica.
Para aprovechar el viento también pueden colocarse pequeños molinos domésticos y almacenarla en baterías y para protegerse de él colocar "cortavientos" que son líneas de árboles de hoja perenne (como cipreses) en lugares de dónde provenga el viento más frío e intenso.
Para el agua también se puede diseñar zanjas a nivel o líneas clave (keylines) para que el propio terreno la absorba y no se desaproveche. De este modo el agua acumulada en el subsuelo puede ser aprovechada por los árboles en periodos más secos. Para evitar la salida de agua del sistema se pueden diseñar la colocación de pequeños montículos sobre los que también se puede cultivar, llamados Hügel (colina en alemán) en aquellos lugares dónde se escapa el agua. El agua que cae sobre la casa o cualquier otro edificio también se puede almacenar en depósitos mediante un sistema de canalones que eviten que se eche a perder.[32] Después de haber sido usada y contaminada en casa, esta puede ser purificada de nuevo y reutilizada para regar la huerta o para abastecer una piscina natural.[33].
Arquitectura
El diseño permacultural también atañe a la vivienda misma y a edificios auxiliares dentro de una explotación. Es recomendable que la propia vivienda esté dentro del sistema que un permacultor gestione para poder aprovechar el sistema de zonas (de la zona 1 a la 5). Por tanto, la casa pasa a ser la zona cero desde donde se parte hacia las distintas áreas con el fin de ahorrar energía a los mismos propietarios. Para ello en la zona 1 van a estar las áreas o cosas que más necesiten visitarse a lo largo del día como la compostera para tirar los residuos o la espiral de aromáticas para usar esas hierbas en la cocina.
En cuanto a la orientación esta debe ser siempre hacia donde esté posicionado el sol a mediodía (al sur en el hemisferio norte y orientada al norte en el hemisferio sur). Por tanto es importante protegerse del sol y del viento colocando árboles de hoja caduca frente a la casa y cortavientos en las zonas donde más frío y agresivo sea el viento, normalmente la zona norte o noroeste en el hemisferio norte.
Los materiales también se contemplan. Es importante, aunque no obligatorio, construir una vivienda con materiales de bajo impacto ecológico y al ser posible que se encuentren a mano. Piedras del lugar, cob o con superadobe, madera de un bosque cercano, etcétera. De este modo la casa será una bioconstrucción y será construida de la forma más ecológica posible.[34] Aunque muchos permacultores optan por adquirir una casa pequeña prefabricada (tiny house) o incluso por remodelar un viejo contenedor de transporte marítimo.