Forschungs- und Innovationsprojekt
Erosion and Runoff Laboratory (EARL) - das Erosions- und Abflussmessfeld in der Zukunftswerkstatt Ruhstorf

Logo: EARL

Das Erosion and Runoff Laboratory (EARL) geht in Betrieb.

Das Thema Bodenerosion stellt in der Landwirtschaft ein generationsübergreifendes Problem dar. Schon in der Vergangenheit wurde daher intensiv an Maßnahmen und Anbaumethoden geforscht, um den Abtrag fruchtbaren Oberbodens zu minimieren. Die Erkenntnisse daraus werden in der landwirtschaftlichen Praxis schon seit Jahren umgesetzt. Doch mit dem voranschreitenden Klimawandel kommt es schon jetzt vermehrt zu Extremwetterereignissen wie Starkregen und Dürren. Die dadurch zukünftig vielfache Bodenerosion bedroht unsere Lebensgrundlage, doch über die erosionsmindernde Wirkung von gesamten landwirtschaftlichen Systemen (d. h. eine Kombination aus Fruchtfolgen und Bodenbearbeitungsmethodik) sowie ihrer Vereinbarkeit mit den praxisrelevanten Zielen (z. B. der Wirtschaftlichkeit oder ihrer praktischen Umsetzbarkeit) ist noch wenig bekannt. Das Erosion and Runoff Laboratory (EARL) in der Nähe von Ruhstorf widmet sich diesen Fragen. Nach einer dreijährigen Aufbauphase beginnt nun in einer Start-Phase (Projekt "EARL-Start") Schritt für Schritt der Dauerbetrieb der Anlage.

Ziele

Am Standort Ruhstorf der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) wird – finanziert durch das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Forsten und Tourismus – seit dem Jahr 2021 ein weltweit einzigartiges Versuchsgelände zur Erosionsmessung aufgebaut: Das EARL – Erosion and Runoff Laboratory. Im langjährigen Betrieb werden im Hügelland praxistaugliche ackerbauliche Systeme, welche eine Kombination verschiedener Anbauverfahren mit vielseitigen Fruchtfolgen darstellen, auf ihre erosionsmindernde Wirkung hin untersucht. 2025 geht die Anlage aus der Aufbau- in die Start-Phase ("EARL-Start") über, in der die Anlage Schritt für Schritt in Betrieb genommen und unter dem natürlichen Niederschlagsregime ein Testbetrieb durchgeführt wird. Außerdem wird vom akademischen Forschungspartner, der Universität Augsburg, die Methodik zur Skalierung der Messergebnisse von der Feld- auf die Landschaftsebene entwickelt. Auch die Etablierung des nationalen und internationalen Wissenstransfers auf der Forschungsplattform findet in dieser Phase statt. Während der bis 2028 dauernden Phase geht die Anlage anschließend in den Regelbetrieb über.

Methodik

Auf einer Fläche von 6 Hektar mit einer homogenen Neigung zwischen 8 und 11 %, werden verschiedene ackerbauliche Systeme getestet. Dabei sollen, aufbauend auf Erfahrungen von anderen langjährigen Versuchsanlagen der Erosionsforschung, die Bewirtschaftungsvarianten auf ihre Widerstandsfähigkeit und ihre Risiken hinsichtlich Boden- und Stoffausträge getestet werden.

EARL-Skizze: Übersichtsplan des Versuchaufbaus

Skizze: Übersichtsplan des Versuchaufbaus

Auf der Fläche befinden sich 36 Versuchsparzellen mit je 55 m Länge und 6 m Breite, auf denen die Erosion durch den natürlichen Niederschlag gemessen wird. Bisherige Versuche beschränkten sich auf die Erosivität einzelner Kulturen. Die enormen Datenmengen unterschiedlicher Variablen, die das EARL-Projekt zukünftig liefern wird, ermöglichen die Betrachtung von kompletten Fruchtfolgen in drei verschiedenen Bodenbewirtschaftungs-Regimen über viele Jahre hinweg. Dadurch können landwirtschaftlich relevante Rückschlüsse für die Erosionsminderung gezogen werden, die auf einer praxisnahen Forschung basieren.
Für die Messung der Stoffausträge wird der Oberflächenabfluss (engl. Runoff) unterhalb jeder Parzelle mit einer Betonrinne (Spule) aufgefangen und über Rohrleitungen in Messcontainer geleitet.

Foto: Rohre zur Führung des Oberflächenabflusses von den Spulen am Ende der Parzellen zu den Messeinrichtungen in den Containern

Foto: Rohre zur Führung des Oberflächenabflusses von den Spulen am Ende der Parzellen zu den Messeinrichtungen in den Containern

Darin wird das Wasser-Feststoff-Gemisch mengenmäßig über ein sogenanntes Coshoctonrad und eine Kippwaage erfasst. Zusätzlich werden automatisiert Proben entnommen, um sie anschließend auf ihre Inhaltsstoffe (Bodenteilchen, Nährstoffe, usw.) zu untersuchen.

Foto: Zulauf, Coshoctonrad, Kippwaage und pneumatisch regulierte Entnahmestelle

Foto: Zulauf, Coshoctonrad, Kippwaage und pneumatisch regulierte Entnahmestelle für das quantitative und qualitative Monitoring des Oberflächenabflusses

Ergebnis

Das EARL-Projekt bietet einen vielseitigen Nutzen und dient als Schnittstelle von Landwirtschaft, Wissenschaft und Gesellschaft. Der Testbetrieb ("EARL-Start") beginnt im Jahr 2025. Anschließend geht das Projekt in den Dauerbetrieb über und wird über viele Jahre hinweg praxisrelevante Ergebnisse liefern.

Foto: Ansicht des Versuchsgeländes im Januar 2025. Viele Parzellen sind durch die Zwischenfrucht bereits erkennbar.

Foto: Ansicht des Versuchsgeländes im Januar 2025. Der Erdbau ist abgeschlossen, die Messcontainer sind montiert und die die Stromversorgung ist hergestellt. Viele Parzellen sind durch die Zwischenfrucht bereits erkennbar. Auch der Innenausbau der Messeinrichtungen in den Containern schreitet voran.

Für Landwirte:

  • Darstellung und Bewertung der konkurrierenden Ziele Pflanzenschutzmittelreduktion zur Förderung der Biodiversität und verminderte Bodenbearbeitung zur Verbesserung des Erosionsschutzes in der landwirtschaftlichen Praxis
  • Langfristige Erprobung von ackerbaulichen Systemen hinsichtlich ihrer Auswirkung auf das lokale Umweltsystem auf dem Acker sowie die übergreifenden umweltpolitischen Ziele
  • Vergleich von gängigen Anbausystemen mit neuartigen Bewirtschaftungsweisen hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in den zukünftig zu erwartenden klimatischen Rahmenbedingungen
  • Prüfung und Weiterentwicklung der Methoden zur behördlichen Bewertung des Erosionsrisikos von Grundstücken unter ackerbaulicher Nutzung (z. B. ABAG)

Für die Wissenschaft:

  • Schaffung eines integrativen, umfänglichen und diversen Datensatzes für die bodenhydrologische, bodenphysikalische und geomorphologische Forschung über ackerbauliche Systeme und klimatische Zeiträume hinweg
  • Einrichtung einer Plattform zur Integration kürzerer Intensivversuche in die umfängliche Infrastruktur des Versuchsgeländes und einer damit verbundenen Effizienzsteigerung
  • Lokaler, nationaler und internationaler Wissenstransfer aufgrund der geschaffenen Datengrundlage und innerhalb der Plattform

Für die Gesellschaft:

  • Verbesserung des Bezugs zur gängigen landwirtschaftlichen Praxis
  • Umweltpolitische Zielkonflikte der landwirtschaftlichen Praxis für den Verbraucher greifbar machen
  • Erläuterung der Zusammenhänge zwischen Pflanzenbau, Klima- und Umweltschutz

Kontakt
Tel.: 08161-8640-3640
E-Mail: boden@lfl.bayern.de

Das EARL im Web

Weitere Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe Bodenerosion, Bodenverdichtung, Bodenwasserhaushalt

Inhaltlich verknüpfte Forschungsprojekte

Weitere Informationen zu den Finanzierungs- und Forschungspartnern

Literatur
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  • [14] Kistler, M, Brandhuber, R, Maier, H, (2013): Wirksamkeit von Erosionsschutzmaßnahmen – Ergebnisse einer Feldstudie, LfL-Schriftenreihe 8/2013
  • [15] Munich Re (2017): Naturkatastrophen 2016 Analysen, Bewertungen, Positionen. TOPICS GEO 2017
  • [16] Prasuhn V, Doppler T, Spycher S, Stamm Ch (2018) Pflanzenschutzmitteleinträge durch Erosion und Abschwemmung reduzieren. Agrarforschung Schweiz 9 (2): 44–51, 2018
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  • [18] Prasuhn, V. (2011) Soil erosion in the Swiss midlands: results of a 10 year field survey. Geomorphology, 126, 32–41.
  • [19] Schwertmann U., Vogl W., Kainz M. (1990) Bodenerosion durch Wasser: Vorhersage des Abtrags und Bewertung von Gegenmaßnahmen, 2. Auflage. Ulmer: Stuttgart.
  • [20] Seibert S und Auerswald K (2019) Hochwasserminderung im ländlichen Raum – Förderung des Wasserrückhalts und Bremsen des Abflusses in der Flur mit quantitativen Planungsbeispielen. Vortrag am 25.11.2019 beim "Erosionsgespräch 2019" in Langquaid.
  • [21] TOPPS-Prowadis (2014). Gute fachliche Praxis zur Verringerung der Gewässerbelastung mit Pflanzenschutzmitteln durch Run-off und Erosion. Handbuch, 81 S., Zugang: http://www.topps-life.org/key-documents.html [22.01.2020].

Projektinformationen
Projektleitung: Florian Ebertseder
Konzeption: Johannes Mitterer
Projektbearbeiter: Pia Hofbauer, Eva Resl, Karl Auerswald
Laufzeit: 01.11.2024 bis 31.10.2027
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten
Projektpartner: Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Universität Augsburg
Förderkennzeichen: A/24/13