Ben Makhad Sammy

Contact : sammy.benmakhad@mnhn.fr

Direction, co-direction et tutorat : V. Zech-Matterne, M. Balasse, F. Malrain.

Soutenue le 3 juin 2022, au Museum.

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 VI^e siècle avant notre ère au V^e 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 II^e–I^er 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.

Financement : DIM « Matériaux anciens et patrimoniaux », région Île-de-France

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 6^th century BCE to the 5^th 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 2^nd–1^st 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 1^st 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.