Neues aus der Reitbodenforschung

Bereits Juni 2022 startete an der Hochschule Osnabrück das Projekt "Prüfung des Reaktionsverhaltens von Tretschichten bei Belastung". Finanziert wurde dieses vom Bundesinstitut für Sportwissenschaft (BISp) und war dort eingegliedert in das Themengebiet Sportanlagen und Reitplätze.

Bearbeitet wurde das Forschungsprojekt von einem interdisziplinären Team mit Fachleuten aus Bewegungswissenschaften, Bodenmechanik und Erdbau sowie Maschinenbau unter der Leitung von Prof. Dr. Olaf Hemker. Ziel des Projektes war die Eigenschaften von Reitböden objektiv zu erfassen und Messverfahren zu entwickeln, die auch in der Praxis anwendbar sind.

Forschung mit Tradition

Die Reitbodenforschung hat an der Hochschule Osnabrück Tradition. Prof. Hemker übernahm das Themengebiet bereits und konnte dazu nun schon das zweite Projekt in Zusammenarbeit mit den BISp erfolgreich abschließen. Ebenso ist er langjähriges Mitglied im Regelwerksausschuss "Reitplatz-Empfehlungen" der Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung und Landschaftsbau (FLL) und unterstützt dort mit seiner Expertise sowie den neuesten Erkenntnissen aus Wissenschaft und Forschung.

Trotz der Relevanz des Themas für Pferdesport und Pferdegesundheit sind die sportfunktionellen Eigenschaften von Tretschichten bislang kaum klar definiert. Eine Bewertung basiert überwiegend auf den subjektiven Einschätzungen von Reiterinnen und Reitern, Betreiberinnen und Betreibern von Reitanlagen und anderen Fachpersonen, einfach anwendbare in-situ Prüfmethoden fehlen. Das führt in der Praxis zu Diskussionen:

• Welcher Boden eignet sich für sportliche Höchstleistungen?
• Welche Böden sind für Pferde nach Verletzungen problematisch?

Langfristig ist das Ziel, Messverfahren und Wertebereiche zu etablieren, um die Qualität von Reitboden objektiv zu bewerten.

Um dieses Ziel zu erreichen sind verschiedene Schritte notwendig. Zuerst müssen geeignete Messverfahren identifiziert werden. Zudem müssen die Messwerte mit der Pferdebewegung zusammengeführt werden, um den Boden aus Sicht des Pferdes betrachten zu können. Erst danach kann beurteilt werden, ob ein Boden mehr oder weniger geeignet ist. Im ersten Schritt war es daher das Ziel der Forschenden, die Tretschichteigenschaften objektiv zu ermitteln und geeignete Prüfverfahren, Prüfgeräte und Parameter zu identifizieren.

Die Ergebnisse der Forschung sollen nicht nur spezialisierten Prüflaboren und Gutachtern nützen, sondern von der breiten Masse an Personen im Pferdebereich angewendet werden können. Um den Bezug zum späteren Einsatz in der Praxis nicht zu verlieren, legte die Forschungsgruppe Wert auf die Auswahl von handlichen, einfach zu transportierenden und bedienenden Prüfgeräten. Darüber hinaus sollte die Auswertung und Interpretation der ermittelten Werte in der Praxis ohne tiefere wissenschaftliche Grundlagen möglich sein. Anhand dieser Kriterien sind folgende Prüfgeräte im Projekt eingesetzt worden:

• Mod. Dyn. Plattendruckversuch,
• Erweiterter künstl. Sportler,
• Clegg-Hammer,
• HIC-Gerät,
• Prüfkugel – Vienna Surface Tester (VST),
• Prüfkegel,
• Minisonde,
• Ausstechzylinder,
• Feuchtesonden,
• Drehwiderstandsmessung,
• Scherkränze,
• Flügelsonde.

Zusätzlich wurden Laborversuche zur Bestimmung bodenmechanischer Kennwerte an der Hochschule Osnabrück durchgeführt.

Die Eigenschaften eines Reitbodens hängen nicht nur von den verwendeten Materialien und dem Aufbau ab, sondern werden auch durch äußere Bedingungen wie Wassergehalt, Dichte oder Pflegezustand beeinflusst. All diese Faktoren zu erfassen und zu dokumentieren, ist mit großem Aufwand verbunden. Allerdings können auch diese Faktoren die Eignung der Prüfgeräte für die Reitplatzprüfung beeinflussen.

Test im Labor und in der Praxis

Aus diesem Grund wurden die Prüfgeräte zuerst auf einem Reitplatzaufbau unter kontrollierten Laborbedingungen getestet. In der Versuchshalle des Labors für Tiefbau an der Hochschule Osnabrück wurde eigens für das Forschungsprojekt eine Versuchsfläche mit Drei-Schicht-Reitbodenaufbau nach den zu diesem Zeitpunkt gültigen FLL-Empfehlungen angelegt. Die Versuchsfläche bietet den Vorteil, dass die Versuchsbedingungen und Einflussfaktoren wie Dichte und Feuchtigkeit der Tretschicht kontrolliert und gezielt verändert werden können.

In systematischen Versuchsreihen wurden die Prüfgeräte in mehreren Wiederholungen unter verschiedenen Dichte- und Feuchtebedingungen getestet. Zeigen die Geräte gleiche Werte bei gleichen Bedingungen und unterschiedliche Werte bei unterschiedlichen Bodenverhältnissen, kann die Eignung für den Einsatz auf Reitböden angenommen werden. Zeigt ein Gerät beispielsweise unterschiedliche Werte bei gleichem Bodenzustand oder ändern sich die Werte nicht, obwohl die Bodenparameter verändert wurden, eignet sich dieses Gerät nicht für den Einsatz auf Reitböden.

Die Geräte erweiterter künstlicher Sportler sowie das Drehwiderstandsmessgerät wurden aufgrund ungeeigneter Handhabung im weiteren Verlauf des Projekts ausgeschlossen. Aufgrund des Gewichts und der Abmaße konnten die Geräte nur mit Mühe und mehreren Personen auf der Versuchsfläche bewegt werden. Mit den Scherkränzen und der Flügelsonde konnten keine sinnvollen Messergebnisse erzielt werden, sodass auch diese Geräte ausgeschlossen wurden.

Für die übrigen Prüfgeräte wurde eine prinzipielle Eignung unter Laborbedingungen bestätigt, und so wurden diese Geräte auch unter realen Bedingungen getestet. Im Gegensatz zum Labor finden sich auf echten Reitböden ganz unterschiedliche Bedingungen. Diese werden verursacht durch Witterung, unterschiedliche Pflege, Verunreinigungen durch andere Materialien wie Laub und Pferdemist und vielfältige Materialkombinationen mit Zuschlagstoffen, um nur einige Aspekte zu nennen. Solche Einflüsse können zum Teil die Messungen mit den Prüfgeräten behindern und eine valide Datenaufnahme erschweren.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden dazu Messreihen auf 13 Reitböden durchgeführt. Der Untersuchungszeitraum erstreckte sich von Juni 2023 bis Dezember 2023. Die untersuchten Reitböden gehörten sowohl zu Reithallen als auch zu Außenreitplätzen und boten eine große Bandbreite an unterschiedlichen Reitbodenmaterialien. Es waren Tretschichten aus reinem Sand darunter ebenso wie Tretschichten aus Sand mit synthetischen Zuschlagstoffen und Sand mit organischen Zuschlagstoffen wie Holz und Jute.

Auch Tretschichtbeläge ausschließlich aus Teppich- oder Holzhäckseln wurden untersucht. Sowohl Pflege- als auch Feuchtezustände unterschieden sich deutlich, alle Reitböden waren aber zum Zeitpunkt der Messungen bereitbar. Die Messungen wurden jeweils an fünf Messtellen je Reitboden durchgeführt, sodass viel und wenig frequentierte Punkte abgebildet werden konnten. Entscheidend war dabei, die Vielfalt realer Böden abzubilden. Nur so lassen sich die Verfahren in der Praxis bewerten.

Aus den Ergebnissen zeigt sich, dass die sportfunktionellen Eigenschaften einer Tretschicht mit verschiedenen, einfach zu bedienenden Prüfgeräten abgeschätzt werden können. Als besonders geeignet erweisen sich das modifizierte dynamische Plattendruckgerät sowie der VST. Beide Geräte überzeugen sowohl in der einfachen Anwendung als auch bei den vielfältigen Interpretationsmöglichkeiten der ermittelten Werte. Es ist denkbar, dass für diese Geräte in Zukunft disziplinspezifische Grenzbereiche zur Qualitätseinstufung des Reitbodens festgelegt werden könnten.

Für die Vor-Ort-Bestimmung des Wassergehalts einer Tretschicht könnten sich Feuchtesonden als nützliches Instrument erweisen. Relative Veränderungen des Wassergehalts können zuverlässig abgebildet werden. Somit bieten die Geräte eine praktikable und kostengünstige Möglichkeit, den Wassergehalt auf einer Anlage regelmäßig zu überprüfen und gezielt zu steuern.

Jedoch genügen die absoluten Messwerte nicht den wissenschaftlichen Ansprüchen zur Bestimmung des Wassergehalts, da die Werte stark von der verwendeten Feuchtesonde abhängen und von Sonde zu Sonde deutlich variieren. Dadurch können die ermittelten Zahlen aus verschiedenen Feuchtesonden nicht direkt miteinander verglichen werden. Allgemeingültige Grenzbereiche für den Wassergehalt können deswegen nicht festgelegt werden.

Um ein Prüfgerät zur zuverlässigen in-situ Bestimmung des absoluten Wassergehalts zu finden, ist weitere Forschung notwendig. Auch zur Bestimmung der Dichte und der Scherfestigkeit einer Tretschicht muss noch weiter geforscht werden. Aufgrund der Schwierigkeiten, exakte Werte auf einem Reitplatz zu messen, ist auch der Einfluss der Dichte und des Wassergehalts auf die sportfunktionellen Eigenschaften des Reitbodens nicht hinreichend untersucht.

Ebenfalls weiter verfolgt werden sollten die Zusammenhänge zwischen den sportfunktionellen Eigenschaften und klassischen Bodenkennwerten wie der Körnung und Art und Anteil der Zuschlagstoffe. Nur wenn all diese Zusammenhänge bekannt sind, kann der Reitboden durch gezielte Anpassung der Eigenschaften optimiert werden. Womöglich unterscheiden sich die optimalen Reitbodeneigenschaften auch je nach Nutzung und Absicht, beispielsweise zwischen Training und Turnier.

Ein wichtiger Aspekt ist zudem die Alterung eines Reitbodens. Hierunter sind zum einen Änderungen in der Homogenität der Reitfläche, beispielsweise durch unterschiedlich stark genutzte Bereiche, zum anderen auch die Veränderung der sportfunktionellen Eigenschaften über die Zeit, zum Beispiel durch Zerkleinerung oder Veränderung der verwendeten Materialien zu verstehen.

Es kann davon ausgegangen werden, dass diese Veränderungen Auswirkungen auf die Belastung des Pferdes haben und auch ökonomisch und ökologisch bedeutsam sind. Die Geschwindigkeit des Alterungsprozesses bestimmt maßgeblich, nach welcher Zeitspanne die Reiteigenschaften nicht mehr für den Einsatzzweck ausreichen und der Reitboden mit neuem Material aufgefüllt oder gar ganz ausgetauscht werden muss. Auch können potenziell umweltschädliche Materialien wie synthetische Zuschlagsstoffe durch die Zerkleinerung beispielsweise zu Mikroplastik werden und insbesondere über Wind und Regen in der Umwelt verteilt werden.

Im Rahmen dieses Projekts ist hier die Bildung eines oder mehrerer Sperrhorizonte aufgefallen. Dies sind harte Schichten, die sich innerhalb des Tretschichtmaterials zum Teil schon nach wenigen Zentimetern bilden. Die Schichten sind so hart, dass sie auch von rbeschlagenen Pferdehufen und Pflegegeräten nicht durchdrungen werden können. Bisher ist kaum etwas über die Entstehung dieser Schichten oder auch den Alterungsprozess von Reitböden bekannt. Durch entsprechendes Wissen könnte der Alterung gezielt entgegengewirkt und somit die Lebensdauer des Bodens verlängert werden.

Grundlage gelegt – Forschung geht weiter

Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen konnte nahtlos ein neues Forschungsprojekt zur Reitbodenprüfung begonnen werden. Dieses wird gemeinschaftlich von der Hochschule Osnabrück und der Hochschule Magdeburg-Stendal bearbeitet. Gefördert wird das Projekt ebenfalls vom BISp und durch den Olympiastützpunkt NRW/Westfalen in Warendorf, das Deutsche Olympiade-Komitee für Reiterei und die Deutsche Reiterliche Vereinigung unterstützt.

Die Ergebnisse aus bereits abgeschlossenen Projekten an beiden Hochschulen werden genutzt, um die Einflussfaktoren der Bodeneigenschaften zu quantifizieren und die Auswirkungen auf die Bewegungsparameter zu messen. Dazu werden gleichzeitig die Reitbodeneigenschaften mit den Prüfgeräten ermittelt und die Bewegungen von Pferd und Reiter mittels Inertialsensorik aufgenommen.

Insgesamt werden in dem Projekt drei Hauptforschungsthemen bearbeitet:

(1) Gewinnung objektiver Parameter zur Beschreibung und Bewertung von Reitböden,

(2) Durchführung inertialsensor-basierter Bewegungsanalysen des Pferdes sowie

(3) des Reitenden.

Mit der Veröffentlichung der ersten Ergebnisse ist Mitte 2027 zu rechnen.