Stratégies de fertilisation des champs durant le second âge du Fer et la période romaine (VIe siècle avant notre ère – Ve siècle de notre ère) dans la moitié nord de la France, témoignage direct des restes céréaliers par l’approche biogéochimique

The economic development of the societies of the Second Iron Age and the Roman period in Gaul was based on the transformation of the agricultural system. Thanks to hundreds of archaeobotanical studies carried out over the last forty years, the evolution of crop productions and cultivation practices is generally well documented for the northern half of France. The increase in crop production, necessary to accompany the urban phenomenon and the development of trade, was achieved through the diversification of cropping regimes, with the development of extensive systems, which is reflected in the evolution of soil fertility management and the exploitation of various soil types.This doctoral thesis explores organic fertilisation technics at the harvest scale, through biogeochemical methods. Stable nitrogen isotope analyses (δ15N) inform on the level of soil organic matter and the use of manure. The analyses were conducted on a corpus of 124 cereal groups (6490 grains) (emmer, spelt, free-threshing wheats and hulled barley), from 68 archaeological sites in the northern half of France and dated from the 6th century BCE to the 5th century CE. The results show a widespread practice of field fertilisation. Fertilisation may have been carried out using manure from stables or dungyards, through mobile penning of livestock in the fields or with various other waste organic matter, used in moderate quantities. Within each settlement, the fields were subjected to contrasting practices: some were fertilised, other less or not at all. Regional differences are noted, particularly for the chalky Champagne region, where farmers used far less manure than elsewhere. Chronological evolutions are not yet clear. The δ15N values of barley and spelt are rather scattered, reflecting a great diversity in soil fertility. The diversification of the fertilisation regimes of free-threshing wheats and emmer only occurred from the 2nd–1st centuries BCE. These observations are consistent with the extensification of cultivation suggested by the archaeobotanical studies (weed ecology). Interspecific differences can also be seen in the treatments applied to free-threshing wheats, which were more commonly fertilised than the other three cereals, from the 1st century CE, when these crops were in full expansion.In parallel to fertilisation with manure, coastal farmers potentially use seaweed compost. It is proposed to use arsenic in archaeological cereal grain as a biogeochemical marker of kelp fertilisation. The first steps of an analysis protocol were implemented in this doctoral thesis, in order to test the reliability of the marker. This exploratory approach required validation of the method on charred grains, before application to archaeological grains.Le développement économique des sociétés du second âge du Fer et de la période romaine en Gaule s’est appuyé sur la transformation des systèmes agricoles. Grâce aux centaines d’études carpologiques accumulées depuis une quarantaine d’années, l’évolution des productions végétales et les pratiques culturales de ces périodes sont globalement bien documentées pour la moitié nord de la France. L’augmentation des productions agricoles, nécessaire à l’accompagnement du phénomène urbain et à l’essor du commerce, est passé par la diversification des régimes de culture, avec le développement de systèmes extensifs et qui se traduit par une évolution dans la gestion des modes de fertilisation des sols exploités et par la mise en valeur de sols de toutes catégories.Cette thèse explore les techniques de fertilisation organique à l’échelle des récoltes, à l’aide des méthodes de la biogéochimie. Les analyses isotopiques de l’azote (δ15N) renseignent le taux de matière organique du sol et l’emploi de fumier. Les analyses ont été réalisées sur un corpus de 124 prélèvements, correspondant à 6490 grains de céréales archéologiques (blé amidonnier, blé épeautre, blés nus et orge vêtue), issus de 68 sites archéologiques, de toute la moitié nord de la France et datés du VIe siècle avant notre ère au Ve siècle de notre ère. Elles montrent une pratique généralisée de la fertilisation des champs. La fertilisation a pu être effectuée à l’aide de fumier récolté dans les étables ou dans les enclos à bétail, par le parcage mobile des troupeaux sur les champs ou par l’apport de diverses matières compostées, employés en quantités modérées. Au sein des établissements, les champs ont été soumis à des pratiques contrastées : certains étaient fertilisés intensément, tandis que d’autres l’étaient moins voire pas du tout. Des différences régionales sont notées, en particulier pour la Champagne crayeuse, où les agriculteurs ont eu bien moins recours à la fumure qu’ailleurs. Les évolutions chronologiques ne sont pas encore claires. Les valeurs de δ15N de l’orge vêtue et de l’épeautre sont assez dispersées, reflétant une grande diversité dans la fertilité des sols cultivés accueillant ces céréales. La diversification des régimes de fertilisation des blés nus et de l’amidonnier n’intervient qu’à partir des IIe–Ier siècle avant notre ère. Ces observations sont en accord avec la mise en place de l’extensification des cultures perçue par les études carpologiques, en particulier celles fondées sur les flores adventices. Les différences interspécifiques se manifestent aussi au travers des traitements appliqués aux blés nus, beaucoup plus fréquemment fertilisés, en comparaison des trois autres céréales, et ce, à partir du tournant de notre ère, au moment où ces cultures connaissent leur plein essor.En parallèle de la fertilisation à l’aide de fumier, les agriculteurs du littoral ont potentiellement recours au compost d’algues. L’arsenic est le marqueur biogéochimique pressenti pour attester une fertilisation aux algues à partir des grains de céréales archéologiques. Les premiers jalons d’un protocole d’analyse ont été posés dans cette thèse dans le but de tester la fiabilité du marqueur. Cette approche exploratoire requérait une validation de la méthode sur grains carbonisés, avant une application aux grains archéologiques

Crop manuring during the Second Iron Age in northern France, preliminary results

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Crop manuring during the Second Iron Age in northern France, preliminary results

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Test d'un marqueur inédit de l'amendement des sols aux laminaires : mesure et cartographie des teneurs en arsenic sur grains de céréales archéologiques carbonisés

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Test d'un marqueur inédit de l'amendement des sols aux laminaires : mesure et cartographie des teneurs en arsenic sur grains de céréales archéologiques carbonisés

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L’apport de la carpologie a la mise en évidence d’un atelier de teinturier urbain à Condate (Rennes, 18 allée Coysevox, 35)

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La fertilisation des champs en Gaule durant le second âge du Fer et la période romaine, abordée par la biogéochimie des restes céréaliers

International audienceLe dynamisme de la démographie et de l'économie des sociétés gauloises du second âge du Fer et de la période romaine s'appuie sur l'efficacité du système agricole. Un des paramètres qui accroit le potentiel des cultures, et qui a été étudié lors d'une thèse soutenue récemment, est la gestion de la fertilité des sols. Les archéologues ont souvent traité de cette question à partir de sources disparates (agronomes latins, études des stabulations et des latrines, mobilier hors-site, écologie des plantes adventices), mais qui n'attestent souvent que de la capacité de production de fumier. La biogéochimie appliquée à l'archéobotanique a bénéficié de récents développements méthodologiques afin de mieux renseigner les pratiques agricoles passées. Les analyses isotopiques des plantes informent sur leurs conditions de croissance et peuvent servir à mettre en évidence la fertilisation des champs à l'échelle de chaque récolte.Ces analyses isotopiques (δ15N), appliquées sur des restes céréaliers issus de 68 sites archéologiques, ont montré que l'utilisation de fumier était largement répandue dans toute la moitié nord de la France tout au long du second âge du Fer et de la période romaine. Dans certaines régions, il a été montré que les agriculteurs utilisaient moins de fertilisant, probablement à cause des contraintes géologiques qui limitent l'agriculture. Un deuxième apport de cette étude a été de mettre en évidence le traitement spécifique de certaines espèces de céréales, en particulier les blés nus, qui bénéficient de la fumure dans un plus grand nombre de cas

La fertilisation des champs en Gaule durant le second âge du Fer et la période romaine, abordée par la biogéochimie des restes céréaliers

International audienceLe dynamisme de la démographie et de l'économie des sociétés gauloises du second âge du Fer et de la période romaine s'appuie sur l'efficacité du système agricole. Un des paramètres qui accroit le potentiel des cultures, et qui a été étudié lors d'une thèse soutenue récemment, est la gestion de la fertilité des sols. Les archéologues ont souvent traité de cette question à partir de sources disparates (agronomes latins, études des stabulations et des latrines, mobilier hors-site, écologie des plantes adventices), mais qui n'attestent souvent que de la capacité de production de fumier. La biogéochimie appliquée à l'archéobotanique a bénéficié de récents développements méthodologiques afin de mieux renseigner les pratiques agricoles passées. Les analyses isotopiques des plantes informent sur leurs conditions de croissance et peuvent servir à mettre en évidence la fertilisation des champs à l'échelle de chaque récolte.Ces analyses isotopiques (δ15N), appliquées sur des restes céréaliers issus de 68 sites archéologiques, ont montré que l'utilisation de fumier était largement répandue dans toute la moitié nord de la France tout au long du second âge du Fer et de la période romaine. Dans certaines régions, il a été montré que les agriculteurs utilisaient moins de fertilisant, probablement à cause des contraintes géologiques qui limitent l'agriculture. Un deuxième apport de cette étude a été de mettre en évidence le traitement spécifique de certaines espèces de céréales, en particulier les blés nus, qui bénéficient de la fumure dans un plus grand nombre de cas

The fertlization of fields in Gaul (500 BCE-500 CE), approached by the biogeochemistry of cereal remains.

The dynamic demography and economy of Gallic societies in the Second Iron Age andthe Roman period is based on the efficiency of the agricultural system. One of theparameters that increased the potential of crops, and which was studied in a recentlydefended thesis, was the management of soil fertility. Archaeologists have often dealtwith this issue from disparate sources (Latin agronomists, stall and latrine studies, offsitefurniture, weed ecology), but which often only attest to the capacity to producemanure. Recent methodological developments in biogeochemistry applied toarchaeobotany have made it possible to renew our knowledge of a territory that hasbeen little studied.These isotope analyses (δ15N), applied to cereal remains from 68 archaeological sites,have shown that the use of manure was widespread throughout the northern half ofFrance throughout the Second Iron Age and the Roman period. In some areas, it wasshown that farmers used less fertiliser, probably due to geological constraints limitingagriculture. A second contribution of this study was to highlight the specific treatment ofcertain cereal species, in particular bare wheat, which benefited from fertilisation in agreater number of cases

Crop manuring on the Beauce plateau (France) during the second iron age

International audienceThe studied area on the Beauce plateau (France) was densely inhabited during the Iron Age and severalarchaeological excavations have enriched our knowledge of agrarian systems during this period. This studyinvestigates fertilisation management between 400 and 80 BCE focusing on numerous crop storage remains fromthree neighbouring farms. We sampled 18 cereal groups with 50 grains to conduct stable carbon and nitrogenisotope analyses commonly used for reconstructing past agricultural practices, in particular δ15N as a proxy formanuring.The δ15N values range between 1.3‰ and 7.6‰, with an increase over time from 3.2‰ to 5.6‰ (mean byoccupation phase), reflecting a continuous use of manure, consistent with the dynamism of agricultural activitiesduring the Second Iron Age. All three farms seem to have applied the same manuring strategies. Barley andemmer may have been manured more often than free-threshing wheats, even when free-threshing wheats are thedominant crop. This contrasts with the neighbouring Ile-de-France region and indicates diversity in agropastoralsystems between regions. The analysis of several grain groups from the same silo shows diversified δ15N valuesbetween crops, reflecting various manuring rates: some fields were fertilised while others were less so. This isconsistent with the description of a large-scale farming system, with a large cultivated area and a mosaiclandscape