domain: shs sde

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Christophe Petit

Nicolas Bernigaud

Annelise Binois

Estelle Camizuli

Philippe Fajon

Kai Fechner

Alain Giosa

Bastien Parrondo

Benoît Rossignol

Jérôme Spiesser

Conditions environnementales de l'exploitation des espaces ruraux en Gaule du Nord

à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

-les plateaux du Bassin parisien, composés de séries sédimentaires argileuses, marneuses, calcaires, crayeuses ou gréseuses. La disposition monoclinale des couches explique les reliefs de cuesta circulaire délimitant les différentes régions du Bassin parisien : Vosges gréseuses, Auxois argileux, plateaux calcaires bourguignon ou lorrain, plateaux crayeux (Champagne, Picardie, Normandie), plateaux tertiaires d'Île-de-France. Le seuil de Bourgogne (ou plateau de Langres) correspond à un ensellement qui s'étend du Morvan aux Vosges, déterminant la ligne de partage des eaux entre Manche et Méditerranée.

-les plaines du Rhin et de Bresse, deux bassins sédimentaires tertiaires occupés par des bas-plateaux et des terrasses alluviales. Les basses plaines des Flandres constituent l'extrémité occidentale du rift ouest occidental occupé par le delta du Rhin et de la Meuse. À l'échelle de notre zone d'étude, plusieurs grands bassins hydrographiques doivent être distingués (fig. 3) : le bassin Rhin/Mer-du-Nord, le bassin Saône-Méditerranée, le bassin de la Seine/Manche et les affluents de la Loire qui draine la bordure occidentale du Morvan. Le seuil de Bourgogne, qui ne culmine qu'à 600 m d'altitude, forme une barrière à l'écoulement des eaux. La Seine et ses principaux affluents (Yonne, Marne, Aube, Armançon) constituent autant de vallées conséquentes qui recoupent les cuestas du Bassin parisien. Les larges couloirs alluviaux du Rhin et de la Saône sont implantés dans les fossés d'effondrement tertiaires. La couverture pédologique (EC, AG, CP)

La carte pédologique de la zone d'étude

De manière générale, le sol est issu de l'altération de la roche sous-jacente, sauf quand les terrains sont formés d'apports alluviaux, colluviaux et éoliens. Le matériau parental est donc un paramètre très stable qui peut exprimer la fertilité naturelle des sols. Les données de la base européenne au 1/1 000 000 permettent d'avoir une vision globale sur l'ensemble de notre zone d'étude, tant au niveau lithologique qu'au niveau pédologique 5 (Panagos 2006 ;Panagos et al. 2012) (fig. 4).

5. Plusieurs référentiels pédologiques existent au niveau national français (Référentiel Pédologique, RP) ou international (World Reference Base, WRB). L'étude portant sur plusieurs états, c'est la classification internationale qui a été privilégiée ici. Cependant, il existe des Les cinq principaux facteurs d'évolution des sols sont le contexte géologique (nature du matériau parental), la géomorphologie du terrain (relief), les organismes vivants, les influences climatiques et le temps (Jenny [1941(Jenny [ ] 1994)). Dans l'espace considéré par notre enquête, la variabilité des sols, considérée à petite échelle, est considérable ; elle reflète en premier lieu la nature des substrats géologiques (fig. 5). La cartographie des grands types de sols peut être utilisée pour notre étude car elle est globalement considérée comme stable à l'échelle des derniers milliers d'années. Les formations les plus représentées, typiques des climats tempérés, sont les cambisols (également appelés "sols bruns", 46 %), et les luvisols (ou "sols lessivés", 18 %), (fig. 6). D'est en ouest, on passe progressivement des cambisols aux luvisols. La majorité des sols lessivés est observée sur des limons qui tapissent des plateaux ou des terrasses alluviales. Les fluvisols (10 %) sont présents dans les vallées alluviales.

similarités entre ces deux référentiels, et certains Grands Ensembles de Références (GER) du RP correspondent avec les References Soils Groups du WRB (Legros 2007) limoneuses (fig. 7). Ceux de plus de 40 cm de profondeur constituent des zones favorables au développement de l'agriculture.

Les massifs anciens comme les Vosges et les Ardennes sont moyennement profonds à profonds (40-120 cm). Les sols très peu profonds ne représentent que 12 % de la superficie de notre zone d'étude.

La pierrosité apporte des informations importantes sur le travail nécessaire pour cultiver le terrain concerné (Ballabio et al. 2016). Cette notion indique la proportion relative en éléments grossiers (supérieurs à 2 mm) contenus dans les différents horizons du sol. Un pourcentage de 15 % de pierres correspond à une valeur élevée et sera difficile à travailler en agriculture, selon nos critères agrologiques actuels. De plus, la présence d'éléments grossiers limite généralement la quantité d'éléments nutritifs et d'eau disponibles pour les plantes (Gis Sol 2011). Dans notre aire d'étude, les sols contenant un faible volume de pierres (0-10 %) représentent environ 60 % de la surface des sols (fig. 8).

Le sol constitue une réserve en eau pour les plantes et les êtres qui y vivent (Gis Sol 2011). Cependant, la végétation ne peut utiliser qu'une partie de l'eau stockée et on parle alors de "réserve utile". Celle-ci dépend de plusieurs caractéristiques du sol (sa texture, sa structure et sa profondeur) ainsi que de la profondeur maximale d'enracinement. Les formations limoneuses sont celles qui fournissent le plus d'eau utile. De façon simplifiée, elles possèdent une plus grande réserve utile en eau que les sols sableux, présentent moins de risque de sécheresse et nécessitent moins d'irrigation. Dans le modèle de la base européenne, la réserve utile en eau est estimée à partir une fonction de "pédotransfert" qui utilise principalement la texture et la structure du sol (European Soil DataBase v2.0, 2004). Dans notre zone d'étude, les sols présentant les plus fortes réserves en eau utile (de 140 à plus de 190 mm/m) sont les sols limoneux des bassins sédimentaires, comme ceux du Bassin parisien, qui correspondent également à ceux qui offrent la plus grande profondeur. Ils représentent environ 85 % du territoire étudié (fig. 9).

La texture est le résultat de processus physico-chimiques qui agissent sur les roches et les minéraux, influencés par des facteurs externes (climat, topographie, organismes vivants). Au terme d'un laps de temps pertinent pour la gestion des sols, la texture peut être considérée comme invariable, ce qui en fait une propriété intéressante à cartographier (Ballabio et al. 2016). Les différentes classes texturales sont définies en fonction des proportions relatives de sable (50 µm -2 mm), de limon (2 -

Le potentiel agronomique

Le potentiel agronomique d'un sol est une notion particulièrement complexe résultant de la combinaison de plusieurs paramètres (fig. 11) (Guyot & Bornand 1987 ;Carter et al. 1997). Les seules propriétés chimiques ne suffisent pas à déterminer les aptitudes culturales. Il est nécessaire de prendre en compte des paramètres physiques (caractéristiques du sol, pratiques agricoles, géomorphologie, géologie, etc.), mais également des paramètres socio-économiques (choix des agriculteurs, histoire régionale, etc.). Le facteur temps est un paramètre primordial puisque, dès lors qu'un sol est cultivé, sa fertilité devient une variable historique (Mazoyer & Roudart 1998 ;Bremer & Ellert 2004). De plus, la qualité d'un sol se définit en fonction de son aptitude à fournir les services attendus et, selon qu'on se trouve dans le cas d'une production de blé ou d'un élevage de bovins, les exigences concernant les caractéristiques des sols ne sont pas les mêmes. Au sein même de la pratique agricole, les besoins en eau, en profondeur et en nutriments ne sont pas les mêmes selon les céréales (Ellenberg et al. 1992).

Les premiers agronomes ont tenté d'introduire des classifications fondées sur la texture (terres sableuses ou légères, terres argileuses ou grasses) (Legros 2007). Columelle, par exemple, classe les sols en quatre catégories : ceux qui sont riches et légers offrent le meilleur rendement pour un moindre effort ; ceux qui sont gras et compacts récompensent les efforts consentis pour leur culture par d'excellents rendements ; les terrains humides peuvent produire sans exiger trop d'investissement et les sols secs, compacts et maigres sont les pires. Les critères descriptifs de Pline peuvent être traduits en termes de pédologie actuelle (Berger et al. 1997). Pour prendre un seul exemple, les sols noirs "tendres" considérés par celui-ci comme les meilleurs sont probablement d'origine volcanique et fréquents dans les zones volcaniques de Campanie, mais très rares en Gaule (Plin.,Nat.,. L'agronomie antique juge fertiles les terres à blés et celles qui conviennent aux espèces méditerranéennes, tandis que les terrains considérés aujourd'hui comme fertiles offrent des terres profondes, humifères et argileuses, fraîches et meubles.

La question des potentialités agronomiques des sols durant la période gallo-romaine est rendue délicate en raison des changements qui ont affecté les couvertures pédologiques pendant presque deux millénaires. Les processus de dégradation peuvent en effet être importants en fonction des conditions climatiques ou de l'activité anthropique (Boardman & Poesen, éd. 2006 ;Petit et al. 2006).

La prise en compte de l'ensemble des facteurs d'évolution de la couverture pédologique implique donc une utilisation raisonnée des cartes pour une application antique. La modification des sols depuis deux mille ans est en effet variable. Elle peut être régionalement forte, comme c'est le cas dans la vallée du Rhône (Berger et al. 1997) À l'échelle européenne, les aptitudes des sols à l'agriculture et aux pâturages ont été modélisées en fonction de paramètres climatiques et pédologiques (Kaplan et al. 2009). Notre zone d'étude apparaît ainsi comme un secteur où les contraintes de production sont faibles si on la compare aux régions de hautes latitudes (Scandinavie, nord de la Russie, Écosse, etc.), de montagnes (Alpes, Massif Central français, Pyrénées).

Dans l'aire géographique de notre programme de recherche, les aptitudes culturales peuvent être explicitées en raisonnant par rapport aux contraintes majeures que sont l'accessibilité et l'exposition des terrains 6 , le degré d'hydromorphie, la fertilité naturelle 7 , l'enracinement et la résistance à la sécheresse 8 , le travail du sol 9 . Dans cette première approche, seuls les paramètres d'exclusion ont été retenus. Une fois les valeurs critiques définies, on peut exclure les zones inexploitables du point de vue agricole du fait d'une pente trop abrupte, d'un pourcentage de pierres trop important, d'un drainage pauvre, de sols organiques, de la présence de roches en affleurement, de zones "urbaines" et de rivières. Nous présentons donc ici les données européennes de la base au 1/1 000 000 qui permettent de construire une carte des contraintes principales pour les pratiques agricoles 10 (fig. 12a). À petite échelle, la plupart des sols ne présentent aucune limitation (58 % de la surface des sols). Le paramètre le plus contraignant est constitué par la pierrosité (~25 %) suivi par la profondeur (~8%) (fig. 12b). Ces surfaces où l'exploitation agricole ou pastorale est impossible ne représentent qu'une faible superficie dans notre secteur d'étude ; dès lors, l'analyse de la répartition des établissements ruraux devra prendre en compte la variabilité tant écologique que sociale pour comprendre l'organisation de l'implantation des établissements ruraux. Nous y reviendrons ultérieurement dans le chapitre 3. On peut toutefois, à partir d'un exemple régional, illustrer d'ores et déjà cet aspect (Cas d'étude 1). Pour tester cette hypothèse, nous avons sélectionné les nombreuses données issues de l'archéologie préventive dans la basse vallée de la Seine. À cette échelle les données des prospections aériennes ne peuvent pas être prises en compte pour modéliser l'occupation rurale car elles sont étroitement liées au contexte pédologique et à la pluviométrie (Spiesser 2012, 24 ;vol. 1, chap. 7, 287). Il en va de même pour les informations des prospections pédestres et des fouilles anciennes, en raison de l'imprécision de leurs datations et de la nature de la recherche passée, focalisée sur les grandes villae gallo-romaines. Entre 1990 et 2014, en revanche, la basse vallée de la Seine a fait l'objet de 1181 diagnostics archéologiques, couvrant une superficie de 69,7 km², soit 0,45 % du territoire. Ces opérations ont permis de découvrir 232 habitats ruraux occupés entre le i er siècle a.C. et la fin de l'Antiquité (fig. 13). L'intérêt de cette documentation réside principalement dans sa précision chronologique et le caractère aléatoire des découvertes en fonction de la nature des sols. Elle permet de pondérer le nombre d'établissements en fonction des superficies diagnostiquées, pour suivre l'évolution des densités d'occupations rurales en fonction des types de sols. D'après la carte pédologique du bassin Seine-Normandie11 , le secteur comprend neuf catégories de sols aux potentiels agronomiques très différents, de quasi nul à très bon (fig. 13 et 14). Les podzols et les sols podzoliques couvrent 3,6 % du territoire d'étude. Ils se caractérisent par une charge grossière importante et un horizon humifère acide. Le potentiel agronomique de ces sols est donc quasiment nul. Les rendzines calcaires (21,2 % du territoire) sont disposées dans les pentes ; ces sols calcaires peu épais, comportant également une charge grossière importante, sont de mauvaise qualité pour la plupart des productions agricoles. Les sols lessivés (19,8 % du territoire), présents principalement au sud de la zone d'étude, sont davantage favorables à l'agriculture, bien que de moindre qualité agronomique, que les sols bruns lessivés (42,6 % du territoire). Les sols bruns calcaires et les sols bruns eutrophes sont les meilleurs sols agricoles du territoire étudié ; ils ne sont présents que sur 2,9 % du secteur, localisés principalement dans la partie occidentale. Dans les fonds de vallée, deux types de sols s'opposent. D'un côté, les sols d'alluvions fluviatiles (sols bruns développés sur un horizon sablo-graveleux) présentent un bon potentiel agronomique, alors que les sols d'alluvions marines sont de piètre qualité à cause de leur salinité. Ces derniers, que l'on retrouve au niveau de l'estuaire de la Seine en aval de Quillebeuf, restent anecdotiques puisqu'ils ne représentent que 0,9 % du territoire, alors que les premiers en couvrent 10,1 %. Les différents diagnostics archéologiques ont révélé un nombre de sites variable d'une année sur l'autre à la fin du xx e siècle ; ce n'est que depuis 2003, soit à partir de 40 km² appréhendés, que la densité de découvertes semble se stabiliser, quelle que soit la catégorie pédologique des terrains fouillés. Les sols bruns, qui possèdent le plus fort potentiel agronomique du secteur, apparaissent davantage occupés que les sols de moindre qualité. La densité d'occupation sur les sols bruns lessivés est voisine de 50 habitats/10 km 2 , alors que la densité observée sur les autres sols est presque deux fois moindre (de 20 à 30 habitats/10 km 2 ) (fig. 14). Comme la durée de vie des établissements excède rarement deux siècles, la densité d'habitats contemporains est plus faible (vol. 1, chap. 6, fig. 13 et 14) ; en revanche les sols sur limons bruns lessivés sont toujours deux fois plus occupés que le reste du territoire, entre l'époque gauloise et la fin de l'Antiquité.

Nous avons retenu le critère de surface de l'habitat résidentiel pour hiérarchiser les établissements romains 12 . En effet, la taille de l'habitation ou de l'espace résidentiel semble avoir été un bon critère pour identifier la place de son propriétaire dans la société. Cette corrélation, qui reste encore aujourd'hui avérée, devait également l'être pendant l'Antiquité, comme en témoigne Palladius lorsqu'il écrit : Aedificium pro agri merito et pro fortuna domini opportet institui (Pallad. 8.1 : "Les bâtiments doivent être proportionnés à la valeur du domaine et aux ressources du propriétaire"). Les grandes exploitations apparaissent alors surreprésentée sur les sols de qualité agronomique médiocre, voire mauvaise, alors que les petites fermes semblent davantage peupler les bons sols agricoles que sont les sols bruns lessivés 13 (fig. 15). Un fait similaire a déjà été observé dans le cas de la plaine de France, où les opérations archéologiques préventives ont permis de découvrir une occupation dense de petites fermes sur des sols bruns lessivés (Ouzoulias & Van Ossel 2009, 111-116). La question des pratiques agricoles dans ces établissements reste encore posée.

12. En effet le choix de matériaux de construction dans cette région est très inféodé aux ressources locales (limons, rognons de silex ou craie) ; seule la craie permet d'obtenir de la chaux indispensable à l'édification d'une maçonnerie en dur.

13. La distribution statistique de la taille de la surface des bâtiments en fonction de la nature des sols de l'établissement n'est pas aléatoire (analyse par matrigraphe). Un test du χ² a permis de valider cette analyse statistique en montrant que ces phénomènes ne sont pas liés au hasard (p-value = 0,001). Les effectifs du tableau sont parfois supérieurs au total des habitats connus sur le type de sols puisque les établissements changeant de statut au cours de leur existence ont été notés dans les deux catégories. L'érosion des sols pendant et après l' Antiquité (CP, NB, KF, AG)

La majorité des sols est soumise à des processus d'ablation ou d'altération autochtones. Exempts de dépôts, ils n'en demeurent pas moins porteurs d'informations relatives à l'histoire de leur environnement. Ainsi, la pédogenèse holocène 14 a-t-elle modifié le matériau parental 15 , d'abord sous contrôle climatique (Duchaufour & Blum 2000), puis en intégrant les effets de l'histoire agricole (Langohr 2001 ;Holliday 2004 ;Cornu et al. 2008 ;Chiva 2009 ;Fechner et al. 2015 ;Defive et al. 2017). Ces derniers sont multiples (déforestation, défrichements, piétinement, labour, plantation, parcellisation, etc.) et se concentrent autour de deux aspects principaux : la végétation et le profil cultural. Si l'histoire de la végétation commence à être connue (Leroyer & Allenet 2006 ;Argant et al. 2011 ;David et al. 2015), celle du profil cultural reste en grande partie à écrire (Hénin et al. 1969 ;Fedoroff 1986 ;Guilaine, éd. 1991 ;Manichon 1993 ;Boissinot 1997 ;Gebhardt et al. 2014 ;Fechner et al. 2014). Quelles sont les durées et les espaces transformés par les activités agro-sylvo-pastorales ? La période allant de La Tène à la fin du Haut-Empire, remarquable par la multitude des sites ruraux, correspond-elle à une conquête de l'espace agraire ? Où chercher et comment reconnaître les effets de cette agriculture ?

Documenter l'érosion des sols des plateaux

forestier, la partie supérieure de ces sols 23 a disparu. Les sols agricoles de Champagne sont blancs, sous les effets conjugués de l'érosion et du broyage mécanique des cailloux préconisé par l'agriculture contemporaine (Fechner & Slachmuylder 2009). Le broyage permet un approfondissement artificiel du sol et une augmentation de sa capacité en eau, mais l'augmentation très importante du taux de carbonates peut également engendrer le phénomène de chlorose. En effet, sur une rendzine érodée, la présence de calcium en excès peut bloquer l'assimilation des autres éléments nutritifs nécessaire à la croissance végétale 24 . Le sol devient alors toxique (Fechner 2004). Les sols antiques, moins riches en carbonate actif, présentaient des taux de saturation plus faibles en carbonates, ce qui les rendaient de ce point de vue plus fertiles. L'érosion de ces minces sols noirs durant l'Antiquité explique peut-être que certains secteurs du plateau crayeux aient été abandonnés à cette époque. C'est l'étude des colluvions de fond de vallon qui permet d'identifier les premiers effets géomorphologiques de l'exploitation agro-pastorale de ces espaces, situés à proximité de sites d'habitat. Sur les sols limono-sableux de Belgique, les colluvions piégées dans les fonds de vallons secs recoupés lors de l'opération du TGV en Wallonie sont généralement datées, au plus tôt, de l'époque romaine 25 . En Lorraine, de nombreux indices pédologiques recueillis dans ces colluvions indiquent une origine anthropique ; les phytolithes associées aux graminéesherbacées et les revêtements argileux poussiéreux témoignent d'une mise à nu de la surface du sol due à la déforestation (Gebhardt et al. 2014). Dans le secteur de la Seille, les phénomènes d'érosion et de recouvrement peuvent être précoces et marqués. Dans les pentes, les sites sont très érodés et, dans le fond des vallons, ils sont difficilement décelables car profondément enfouis sous les colluvions (Laffite 1998, 17 ;vol. 1, chap. 12, 580). Sur le site de Haut-Clocher (Moselle), la mise en évidence d'une voie romaine sous 160 à 200 cm de colluvions comblant un talweg a permis d'estimer l'érosion des limons de plateau à plus de 25 cm depuis l'époque antique (Viller 2009 ; Étienne 2011). Le début de cette érosion agricole est lié à la déforestation de l'âge du Bronze 26 . Les premières colluvions sont généralement attribuées à la fin de l'époque laténienne ou à l'époque romaine 27 : elles sont le reflet du développement des surfaces agro-pastorales. Certains secteurs, comme le sud des Ardennes, auraient été mis en culture et érodés surtout sous la pression démographique accrue de la fin de l'époque gauloise et du début de l'époque gallo-romaine (Laurelut & Louwagie 2002 ;Fechner et al. 2014). En Champagne crayeuse, les manifestations d'une érosion des plateaux se multiplient, non seulement via la mise en évidence de phases de colluvionnements accélérées au niveau des vallons secs, mais également par l'analyse du remplissage des fosses laténiennes et gallo-romaines. Plus on progresse dans le temps, plus la composante humique et limoneuse baisse dans le comblement des structures, sorte de témoignage négatif de l'amincissement de l'horizon de la terre arable (Fechner & Slachmuylder 2009).

La mémoire locale des phases d'érosion : les colluvions

À partir de la Protohistoire, les taux d'érosion sont corrélés positivement à l'importance de la documentation archéologique. Sur notre secteur d'étude, l'érosion des sols, régulièrement présente depuis l'âge du Fer, va croissant jusqu'aux périodes contemporaines 28 . L'époque romaine constitue une phase d'accélération qui, pour les versants occupés de manière continue, reste malgré tout moins importante que celle des périodes récentes. Les déplacements sédimentaires antiques, en relation étroite avec les aménagements parcellaires (fossés, terrasses, etc.) et avec la conduite des terres agricoles (période de labour, gestion de la végétation), traduisent l'intensification de l'exploitation agricole consécutive à la romanisation.

23. L'horizon sombre et décarbonaté de surface. 24. Chlorose en fer ou en phosphore notamment. 25. Par exemple, la coupe de Lincent "Couture II" (Fechner et al. 1997, 232 ;Fechner et al. 2014 ;Fock et al. 2008)

Sédimentologie des remplissages lacustres et des mardelles

Une reconstitution des taux d'érosion 29 pour la période holocène peut être fournie par l'analyse des remplissages lacustres 30 . Les "mardelles" enregistrent les dynamiques d'érosion sur les surfaces qu'elles drainent (généralement entre 1 et 10 ha), quelle que soit l'hypothèse retenue quant à leur origine naturelle 31 ou anthropique 32 . Dans le bassin versant d'une mardelle forestière de Sarrebourg, la quasi-totalité de l'érosion est liée à la période d'anthropisation datée entre le second âge du Fer et le début de la période romaine (Étienne 2011, 162). Il s'agit d'une période de 200 ans environ, durant laquelle les pratiques agro-pastorales ont entraîné une érosion moyenne de 12 à 14 cm de sol sur le bassin versant de la mardelle de Sarrebourg, soit un rythme moyen annuel de 0,5 +/-0,1 mm/an (Étienne 2011, 161). Au cours de la période médiévale, cette zone est restée en forêt, l'érosion y a donc été minime, de l'ordre de 3 à 4 cm, pour un bilan final de 15 à 18 cm en 2200 ans sur ce petit bassin versant. On observe à la même époque un phénomène identique dans les Ardennes françaises (Laurelut & Louwagie, 2002 ;Fechner et al. 2014). À Bisping, la phase d'anthropisation agro-pastorale n'a engendré en revanche qu'une faible érosion de 4 à 5 cm de sol, avec des valeurs moyennes de perte de 0,2 mm/an, une valeur trois fois inférieure à celle de Sarrebourg (Étienne 2011, 162). Ces variations de taux d'érosion s'expliquent probablement par des différences de mode d'exploitation. L'analyse du contenu en pollens et en micro-fossiles non polliniques des mares suggère en effet un contexte très marqué par les activités pastorales à Bisping à cette époque, et peut-être plus agricole à Sarrebourg, ce qui pourrait expliquer ces écarts. La mardelle d'Assenoncourt révèle pour sa part une perte de sol estimée à 30 cm pour les 1500 dernières années, principalement due aux pratiques agraires médiévales (Étienne 2011). Les estimations réalisées à partir des carottages dans le lac Frickenhauser (Allemagne) indiquent une déperdition de 55 cm au cours des 2000 dernières années, principalement liée aux pratiques agricoles médiévales (Enters et al. 2006 ;2008). intervalle chronologique compris entre la fin de l'âge du Bronze et le Haut Moyen Âge 33 . Le colmatage des vallées tourbeuses est donc un phénomène qui a débuté à des dates différentes dans le nord de la France, ce qui ne plaide pas pour une causalité climatique de l'érosion. Cette diachronie révèle plutôt une mise en valeur agro-pastorale asynchrone des bassins versants à des échelles spatiales plus ou moins locales durant toute la Protohistoire.

Dans le Bassin parisien, la sédimentation limoneuse des petits affluents de la Seine connaît plusieurs pics. Si certains coïncident avec des dégradations climatiques, comme dans la vallée de la Beuvronne (Orth et al. 2004), d'autres sont associés à une augmentation des marqueurs d'anthropisation dans les échantillons palynologiques du site de Lacroix-Saint-Ouen dans la vallée de l'Oise. L'hypothèse d'une déstabilisation des versants suite à un défrichement a été avancée (Pastre et al. 1997). À de rares exceptions près 34 , l'augmentation du flux détritique dans les lits mineurs a pour conséquence l'exhaussement de ces derniers et la réactivation d'anciens chenaux secondaires (Pastre et al. 1997). Durant l'Antiquité romaine, les rythmes de la sédimentation détritique se sont accélérés dans la plupart des vallées, quelles que soient leurs dimensions, comme en témoignent des études réalisées dans le Bassin parisien (Pastre et al. 2002(Pastre et al. et 2006 ; ;Carcaud et al. 2002 ;Petit et al. 2006 (Blin et al. 1999). Le début de l'assèchement de la plaine alluviale de la Seine à Vix, en pied de cuesta du Châtillonnais, s'effectue quelques décennies, voire quelques siècles avant celui de la plaine alluviale de la Laigne à Molesme, daté du i er siècle p.C. (Petit et al. 2006 ;Cruz & Petit 2015 ;Cruz et al. 2016). À partir de l'âge du Fer, les plaines alluviales du bassin de la Seine apparaissent généralement à l'abri des débordements saisonniers, et sont largement asséchées. Le régime des crues semble limité à des occurrences ponctuelles, peut-être d'ordre cinquantennal ou centennal (Granai 2014). L'apport sédimentaire qui a asséché les plaines alluviales a probablement accentué le déficit hydrique de l'optimum climatique romain 37 . La présence de fentes de retrait repérées sur plusieurs sites alluviaux lorrains (Illange, Bouxière, Lesmesnils) traduit un net déficit hydrique qui s'exprime de façon importante lors de l'exploitation de terres alluviales, jusque-là très humides (Gebhardt et al. 2014).

La période romaine est donc une période d'accélération généralisée de l'aggradation des plaines alluviales. Si certains géomorphologues renoncent à pondérer la part respective du climat et de l'homme dans cette évolution, nous réaffirmons que l'exhaussement sédimentaire des plaines alluviales pendant le Haut-Empire est directement lié à l'intensification des activités agricoles et pastorales dans les bassins versants (Petit et al. 2006). Les études conduites dans les lacs alpins, où des proxies analytiques permettent de distinguer le rôle de l'homme de celui du climat, confirment par ailleurs l'importance de ce forçage anthropique pour les trois derniers millénaires (Arnaud et al. 2012). 34. On observe un regain des processus tourbeux, comme dans le vallon des Aulnaies-du-Pont à Goussainville (Pastre et al., 1997). 35. En Grande-Bretagne, le taux d'aggradation de la plaine alluviale (0,5 mm/an le long des rivières) chute à 0,2 mm/an pour la période du Haut-Moyen âge, puis remonte à 0,5 mm/an (Macklin et al. 2014, 33-36).

36. Ce taux est de 0,6 mm/an pour le Rhin supérieur pour la période laténienne et romaine (Hoffmann et al. 2009). 37. Voir infra.

Les sols bonifiés (CP, NB, AG, KF)

Bonifier une terre, c'est la rendre plus productive. Les pratiques permettant d'améliorer la productivité d'une terre dépendent du type de production (élevage, céréaliculture, fruiticulture, etc.) et des caractéristiques des sols, par exemple amendements basiques sur les sols acides, drainage dans les terrains hydromorphes... Remontant au moins au second âge du Fer, les parcelles agro-pastorales sont intégrées dans des systèmes agraires qui perdurent le plus souvent malgré les vicissitudes de l'histoire politique et militaire. En effet, l'ensemble des travaux nécessaire à la mise en place d'une terre productive (épierrement, délimitation, amendements, sarclage…) engage la parcelle dans une trajectoire agraire qui est rarement interrompue, à cause de cet investissement (Cosgrove 1984 ;Erickson 2006 ;Widgren 2012 ;Mitchell 2013).

Rideaux de cultures et aménagements de terrasses

Les terrasses artificielles créées par l'homme sur les plateaux et les versants limitent l'érosion et modifient la géométrie des sols (Follain et al. 2006 ;[START_REF] Berger | il y eut en Auvergne une inondation qui causa de grands ravages. La pluie avait durée douze jours consécutifs et la Limagne fut tellement couverte d'eau, qu'un grand nombre de cultivateurs ne purent ensemencer les terres. La Loire, l'Allier et les autres affluents de ces rivières s'enflèrent tellement qu'ils franchirent les bornes qu'ils n'avaient jusque-là jamais dépassées. Il y eut une perte énorme de bétail et de moissons, et un grand nombre d'édifices furent renversés[END_REF][START_REF]plaines alluviales durant l' Antiquité : un modèle sédimentologique général Dans le nord de la France, les plaines alluviales, caractérisées par des pentes d'écoulement modérées à faibles, étaient encore souvent tourbeuses au début de l'Holocène avant d'être progressivement colmatées par des apports limoneux. Ces derniers, issus de l'érosion des sols limoneux des plateaux due à la culture, ont colmaté les plaines alluviales, favorisant ainsi l'atterrissement progressif des zones humides et leur assèchement[END_REF]. Si la portée agronomique de

Le drainage des terres

Sur les plateaux limoneux, le drainage des sols permet d'accroître fortement le rendement des cultures. Dès qu'un parcellaire fossoyé est mis en place, les terres sont drainées et nous pouvons considérer que le grand développement des systèmes parcellaires de l'âge du Fer, en particulier durant La Tène, est une réponse à une exploitation des terres drainées (chapitre 8 de ce volume). Les phases humides saisonnières ont obligé les agriculteurs à développer des systèmes de drainage efficaces pour éviter les effets d'anoxie nuisibles aux végétaux cultivés (Baize & Jabiol 1995).

Un grand nombre de parcellaires fossoyés antiques témoignent de la volonté de mettre en valeur des terres "lourdes", argileuses ou affectées par des processus d'engorgement en eau, notamment sur les plateaux limoneux, dès le Haut-Empire (Ouzoulias 2013). En Brie boisée, des terres lourdes ont fait l'objet d'une mise en valeur agricole et/ou pastorales, comme en témoigne la mise au jour d'un parcellaire reconnu sur plus de 30 ha (Desrayaud 2008 ;vol. 1, chap. 10). Le vaste ensemble de fossés et de mares mis au jour sur plusieurs milliers d'hectares à Bussy-Saint-Georges était organisé pour évacuer les eaux et assainir les terres lourdes (vol. 1, chap. 10). L'entretien de ces réseaux parcellaires devait être régulier comme le montrent bien les recreusements des fossés colmatés38 .

En complément de ces systèmes de drainage, d'autres dispositifs spécifiques font leur apparition durant l'époque romaine : des puisards et des drains enterrés en pierre sèche ou en céramique. En Lorraine, par exemple, à Yutz "Vieux Bourg", un alignement de puits non cuvelés correspondait à des puisards alimentés par des drains semi-cylindriques en terre cuite, disposés en lignes parallèles ; cet aménagement est daté des i er -iii e siècles p.C. (Blaising 2002). Sur les terres lourdes de l'Îlede-France, des puisards renvoyant l'eau sous les couches imperméables complétaient les réseaux fossoyés ; ces structures doivent être identifiées archéologiquement afin de comprendre le drainage des terres 39 . Si la multiplication des sites et des aménagements agricoles durant la période antique est notable, témoigne-t-elle de changements techniques ?

Traces agricoles

Des surfaces agricoles labourées ont été identifiées à différentes reprises (Gebhardt & Langohr 2015), les plus anciennes remontant à la Protohistoire (Schwartz et al. 2009). Une surface érodée par labour a été repérée sur le site de Vilers-le-Tourneur dans la vallée de la Veyle (Laurelut & Louwagie 2002 ;Fechner & Slachmuylder 2009). Des espaces bien délimités évoquent des jardins enrichis en phosphates et charbons de bois à Chevigny-Saint-Sauveur dans la plaine dijonnaise (Virlogeux 2002) ou à Velzeke en Moyenne Belgique (Fechner et al. 2000). À Moyenvic (Moselle), le labour est attesté dans un chenal comblé (Gebhardt 2004). Des traces de labours croisés gallo-romaines ont été notamment identifiées dans la région de Metz (Waton 1986) ou encore à Lincent, en Moyenne Belgique (Fock et al. 2008). Ces structures n'étant pas associées à des limites de parcelles, le lien entre forme des parcelles et pratiques de labours ne peut être étudié.

Amendements et fumures

L'entretien de la fertilité des sols

Le potentiel agronomique des sols antiques a pu être amélioré par amendements minéraux (engrais) ou organiques (fumures), en complément du travail du sol. Ces deux processus sont décrits dans la littérature agronomique antique et peuvent être documentés archéologiquement 40 . Les textes agronomiques antiques, notamment Palladius et Columelle, préconisent l'usage des fumures et des amendements. Faisant référence à leur acquisition, Pline écrit : "Bien cultiver, c'est nécessaire ; très bien cultiver, c'est ruineux. 41 " La nécessité de restituer à la terre les éléments nutritifs exportés avec les récoltes est comprise par les agronomes romains. Qu'en est-il en Gaule du nord ?

Les fumures

La plus ancienne trace d'usage d'engrais organique (avec épandage de rejets domestiques) date du Néolithique final (Bakels 1997). L'enrichissement des champs à l'aide de fumier d'étable a été clairement démontré pour le site de Weier en Suisse (Troels-Smith 1984). Les champs de l'âge du Bronze en Grande-Bretagne révèlent, encore de nos jours, un enrichissement en azote (van der Veen 1992).

De récents sondages réalisés dans les Celtic Fields de Zeijen et de Wekerom (Pays-Bas) ont apporté des informations inédites sur la genèse et l'utilisation de ces ensembles grâce à diverses analyses sédimentaires et paléoenvironnementales (micromorphologie, anthracologie, datation OSL) (Arnoldussen & van der Linden 2017). Les résultats de ces analyses mettent en évidence que les champs et les talus contiennent des sédiments d'origine allochtone. La présence de pollens de plantes des marécages (cypéracées, massette, rubanier) et de microfossiles d'algues vertes témoignent d'un apport de végétaux collectés dans les zones marécageuses, vraisemblablement celles des environs. Ces résultats suggèrent un enrichissement des sols morainiques par une fumure sans doute fabriquée dans de proches maisons-étables, avec un mélange d'excréments bovins et de litière végétale collectée dans les milieux humides. Durant le premier millénaire a.C., cet amendement aurait épaissi au fil des siècles les champs et les talus, pratique qui rappelle fortement le mode de formation des sols de plaggen, anthroposols dont l'origine est généralement attribuée au Moyen Âge (Langohr 2001). Dans l'Europe du nord, les maisons-étables dont l'essor remonte à l'âge du Bronze (Roymans 1996) présentent de larges fosses à fumiers dans les modèles datés de l'époque romaine : ces aménagements témoignent de la gestion des déchets de stabulation et des paysages alentours (Langohr et al. 2004 ;résumé récent dans Broes et al. 2017). Ces fosses sont manifestement des fosses à fumier, surcreusées par des curages répétés pour récupérer la fumure, comme le prouve par exemple l'étude de l'une d'elles sur le site de Brecht "Zoegweg" en 39. Structure à ne pas confondre avec des puits à eau car leur fonction est opposée. Certaines sont datées de l'époque sur les fouilles de Sénart (Seine-et-Marne) (Broutin et al. 2018 ;Mondoloni et al. 2005) Dans le Bassin parisien, les indices de fumures antiques sont rares et les différentes méthodes employées sont largement discutées. L'analyse des tessons épars et émoussés, retrouvés en prospection de surface, a depuis longtemps utilisée (Foard 1978 ;Wilkinson 1982) dans l'identification des terroirs antiques du sud de la France (Favory et 1994 ; Poirier & Nuninger 2012) et dans le (Poirier 2007 ;[START_REF]Pour la période allant de 400 a.C. à 600 p.C., l'anomalie de température oscille entre -2,5°C à +1,5°C et celle de la pluviométrie va de 50 à 350 mm (fig. 27. La forte variabilité météorologique interannuelle observée peut être moyennée sur 60 ans afin de faire ressortir fluctuations pluri-décennales séculaires. La période 400-300 a[END_REF]. La présence de ce mobilier signerait, selon certains, des épandages de résidus organiques mêlés à des tessons céramiques, mais la présence de petites occupations pourrait également avoir échappé à leur investigation. En complément de l'usage d'engrais vert et de la fumure directe des jachères par le bétail paissant, le transport de fumier 49 pourrait avoir principalement été destiné à des cultures intensives. D'après les agronomes latins, les champs devaient être fumés avec un minimum de 15 t/ha 50 . Se basant sur les sources mentionnant la gestion et le commerce de ces rejets urbains, P. Ouzoulias émet l'hypothèse que les boues urbaines (stercus) constitueraient des apports de fertilisants permettant une agriculture intensive en zone périurbaine 51 . Se pose alors la question des domaines éloignés (loin des villes et/ou difficile d'accès). Avaient-ils les moyens techniques et financiers de produire et de distribuer les fumures ? Pour les agronomes et historiens de l'agriculture, une forte production ou un transport à longue distance de fumier durant l'époque antique paraît peu envisageable (Mazoyer & Roudart 1998) et il est vrai que les identifications de fosses à fumier sur les sites ruraux dans le Bassin parisien restent rares 52 .

Les corpus carpologiques du sud de la France indiquent l'apparition des plantes nitrophiles durant la Protohistoire, ce qui indique l'apport de fertilisant (Bouby 2010). Les travaux conduits dans le nord de la France en carpologie (Zech-Matterne et al. 2017a) complétés par les analyses isotopiques des restes carpologiques de céréales (Aguilera et al. 2017b) prouvent la fumure des terres dans le nord de la Gaule, en particulier pour la production de céréales exigeantes comme le blé nu (Triticum aestivum) (ci-dessous chap. 6). Sur les sols crayeux de Champagne, la densité de l'occupation rurale dans la périphérie immédiate de Reims est probablement due à l'amendement des sols via des déchets urbains (stercus). Cela expliquerait aussi la présence de la culture des blés nus (secteur de Bezannes) qui, à l'inverse de l'orge, ont des besoins plus élevés en azote et autres nutriments.

Les études micromorphologiques et géochimiques des sols repérés lors d'opérations préventives confirment également la fumure gallo-romaine des terres 53 . Sur certains sites lorrains, des résidus organiques humifiés, des nodules phosphatés et des artéfacts anthropiques remaniés et roulés révèlent des apports de fumier 54 . En Moselle, des déjections d'herbivores attestent la présence de bétail dans un champ (Borny) ou un chemin creux (Vitry-sur-Orne). Le travail du sol est avéré à Moyenvic (labour) et Bliesbruck (jardinage). À Chevigny-Saint-Sauveur dans le Dijonnais, un vaste espace de 9 600 m 2 occupé par des terres noires, riches en apports organiques témoigne clairement d'apport de fumures (Virlogeux et al. 2005, 288-291). Ces travaux permettent d'attester la connaissance des pratiques d'amendements mais les études restent rares. Il est donc difficile d'appréhender les surfaces mises en jeu et de quantifier l'importance des pratiques dans le système agro-pastoral gallo-romain.

Les engrais

Le marnage et le chaulage sont des techniques d'amendement des sols qui consistent à épandre une certaine quantité de carbonates sur des terres arables acides. Ces pratiques sont décrites par les traités d'agronomie antiques et modernes (Puvis 1835). Plus que l'apport de calcium, ces engrais permettent d'améliorer la structure du sol en favorisant la floculation des argiles et la formation des complexes organo-minéraux. Ce faisant, la sensibilité du sol à l'érosion est diminuée et sa capacité à redistribuer des éléments nutritifs augmentée. Les sols pouvant tirer un bénéfice important de ces apports sont en très grande majorité éloignés des roches carbonatées. D'un point de vue analytique, l'apport d'engrais carbonatés se traduit notamment par une remontée du pH. Pour élever le pH d'une unité sur terre sableuse, il faut lui apporter à l'hectare 1,5 à 2 tonnes de 49. Une scène du calendrier rustique de la mosaïque dite "des saisons" de Saint-Romain-en-Gal (conservé au Musée d' Archéologie Nationale de Saint-Germain-en-Laye, inv. 83116) représente l'apport de fumier sur une claie (Lancha 1981, n° 368, pl. CXIIb) L'utilisation de matériaux carbonatés est tellement courante, notamment pour la construction (pierres, chaux, plâtre, ciment), que la finalité des extractions mises en évidence peut être difficile à déterminer. Une fosse d'extraction implantée au coeur d'un chenal aurait été utilisée à l'âge du Bronze ou au Hallstatt ancien pour extraire du sable calcaire servant à amender les cultures (Giraud et al. 2009, 494). Certaines mardelles de Lorraine, implantées sur les marnes du Keuper, pourraient correspondre à des marnières (Vanwalleghem et al. 2006 ;Étienne 2011). En bordure de Seine, une grande fosse polylobée galloromaine exploitant des silts sableux très carbonatés a probablement été creusée pour amender les sols acides du plateau 57 . Sur les limons décarbonatés de Belgique, du Luxembourg et de la frange septentrionale de la France, outre l'amendement par le fumier 58 , l'amendement minéral antique est attesté par des analyses chimiques d'horizons cultivés gallo-romains 59 . L'apport aux sols de matériaux variés aux sols témoigne de l'horticulture sur les sites gallo-romains de Velzeke et d'Arbre (Fechner et al. 2000).

Amendements organiques et minéraux ont été pratiqués durant l'Antiquité, néanmoins leur mise en évidence archéologique est rare (sols souvent érodés) et nécessite des techniques adaptées (analyses physico-chimiques, micromorphologie, analyses isotopiques sur écofacts). La géographie des pratiques culturales gallo-romaines, entre héritage celtique, spécialisation des terroirs et innovations techniques commence à se dessiner grâce au développement de l'étude des écofacts et des analyses archéopédologiques.

Les sols agricoles

Bien que l'expression "archéologie du champ" soit employée depuis de longues années (Boissinot & Brochier 1997), les études restent peu nombreuses. Des méthodes de prospections variées permettent de reconnaître des champs fossiles. L'étude des parcellaires est une discipline bien établie qui s'appuie le plus souvent possible sur des fouilles et propose une analyse de la carte archéologique, notamment en fonction de l'orientation des structures (Carpentier & Marcigny, éd. 2012). En revanche, la caractérisation des productions issues de ces parcelles reste le plus souvent indéterminée, de sorte que réunir les informations concernant le plan et la fonction des parcelles est quasi-inédit, à l'exception de quelques parcelles avec des fosses de plantation (Zech-Matterne 2011).

Sur les sols crayeux de Champagne, la détermination de la fonction des espaces est étayée par des analyses micromorphologiques, géochimiques et malacologiques ; ces dernières permettent de bien distinguer les espaces forestiers des espaces semi-ouverts (friches), prairies ou champs 60 (Boulen et al. 2012). Dans un fond de vallon sec à Cuperly "La Perte" 55. Les calcaires mis en oeuvre dans le bâti gallo-romain d'Augustodunum sont issus de carrières de la région beaunoise situés à plus de 30 km d' Autun (Blanc et al. 1985).

56. Environ 1 m. 57. Alizay "La Chaussée", responsable de fouille Claire Beurion (INRAP). La texture du matériau trop peu argileux pour en faire de la terre à bâtir, est tout à fait indiquée pour amender les sols acides du plateau (étude en cours).

58. Cf. supra. 59. Sites de Remerschen (Luxembourg), de Fexhe-le-Haut-Clocher, Rebecq, Lincent, Blicquy, Arbre, Velzeke, en Belgique, Cuperly "La Perte" et Champfleury, dans la Marne, pour ne citer que les mieux documentés.

60. Sur les sites de Bouy, Cuperly "les Haches", Sivry-Ante "Secteur occidental de Dampierre-le-Château Liévaux".

(Marne), une paléo-surface romaine non labourée correspondant probablement à une zone de pâturage extensif est scellée sous colluvions dont la mise en place débuterait à l'époque antique (Fechner 2004 ;Fechner & Slachmuylder 354).

Ces études montrent que certains profils agronomiques anciens sont bien préservés ponctuellement mais la représentativité spatiale de ces analyses à l'échelle d'un terroir exploité reste posée.

L'archéologie du champ peut également être mise en place dans les espaces archéologiques conservés sous forêt. Les cartes archéologiques sont précises et étendues, notamment pour la période romaine (Cas d'étude 2). En l'absence de pratiques sylvicoles destructives 61 , les forêts sont des écosystèmes très favorables à la conservation des vestiges archéologiques car les processus d'érosion y sont négligeables en comparaison des zones cultivées [START_REF] Bichet | [END_REF]Campy & Macaire, 2003 ;Dupouey et al. 2007). Les caractéristiques biologiques et sédimentaires du milieu forestier permettent également la préservation des modifications du sol, issues de la dernière phase de l'occupation de l'espace (Dupouey et al. 2007) 17b). La superposition de la carte pédologique régionale (1/250 000) avec la carte pédologique locale (1/2 500) réalisée dans le cadre de cette étude, montre des différences importantes ; les résultats qui sont attendus en termes d'anthropisation des sols ne peuvent donc faire l'impasse sur l'acquisition de données primaires. La carte archéopédologique locale permet de réaliser plusieurs constatations :

-les anthroposols (présence de mobilier) sont localisés dans les enclos 65 -les habitats sont groupés autour des lithosols (lapiés) -les champs contemporains (cadastre napoléonien) ont une couverture pédologique homogène et différente des sols antiques -certaines limites de sols correspondent à des limites archéologiques, d'autres non -25 fosses pédologiques ont permis de documenter des apports de terre importants (intergrades) ou plus tenus (mottes d'argile de décarbonatation).

La configuration des sols, sur le versant de Roche-Chambain, est donc issue de la conjugaison de facteurs morphoclimatiques 66 à laquelle s'ajoute l'histoire de l'utilisation du terroir 67 . La teneur en matière organique et le pH ont été mesurés sur l'horizon présent à 10 cm de profondeur pour chacune des fosses pédologiques. Étant donné la dépendance de ces variables géochimiques vis-à-vis des processus pédogénétiques, seuls les résultats obtenus sur les rendosols et les anthroposols sont présentés ici (fig. 18). On s'affranchit ainsi de la variabilité géochimique inhérente aux différents types de sols pour mieux distinguer la variabilité anthropique. Les teneurs en matière organique et le pH sont présentés en fonction du contexte archéologique de prélèvement 68 . Ainsi, les sols des bâtiments et des enclos sont riches en matière organique (teneur voisine de 20 %) et ont un pH très élevé. Les charbonnières sont moyennement riches en matière organique et leur pH est variable. Les parcelles ont des teneurs en matière organique d'environ 10 % et leur pH est plus faible. La variabilité du pH, certes de moindre amplitude que la variabilité de la matière organique, est malgré tout significative. L'impact anthropique est particulièrement fort au niveau des enclos. Les activités humaines de stockage, de consommation, de rejets ont engendré une accumulation de matière organique alors que la construction en pierre calcaire a eu pour effet d'augmenter le pH. Comme en forêt de Haye, ces analyses n'ont pour l'instant pas vocation à permettre l'identification des espaces. Il s'agit dans un premier temps de préciser, en partant de contextes anthropisés, les modalités de l'enregistrement de l'impact anthropique dans les sols et de sa conservation sur le temps long. Forêt et ouverture du milieu (CP, AG, BP)

Si la composition taxonomique des forêts de Gaule romaine était proche de la couverture actuelle (Chevallier, éd. 1985), on s'interroge sur leur extension, leur état (naturel, anthropisé, plus ou moins dégradé). La composition végétale des forêts contemporaines dépend principalement du climat et du relief (Leguédois et al. 2011). L'étage montagnard est principalement occupé par le hêtre, mais aussi les conifères (épicéa, sapin) dans les massifs des Vosges, du Jura et des Ardennes. L'étage collinéen est plus particulièrement favorable au chêne, souvent accompagné par d'autres espèces arborées (charme, hêtre, etc.). Dans le nord de la France, les pinèdes restent peu développées, mais se trouvent sur certains sols sableux, comme à Fontainebleau en Île-de-France. Dans les environnements littoraux et alluviaux se développent des espèces ligneuses ripicoles de bords de cours d'eau et de marais (aulnaie, saulaie). Actuellement, la couverture forestière est encore importante dans notre zone d'étude où elle représente environ 30 % de la surface. Celle-ci s'organise en fonction d'un gradient longitudinal : secteurs orientaux, Suisse, Jura et Vosges, Forêt Noire, Ardennes sont les plus boisés avec un taux dépassant 45 % de la surface ; les plateaux lorrains et bourguignons, l'Alsace, les plateaux du Bassin parisien sont boisés au tiers. Le taux de la frange littorale, Picardie et Normandie, et de la plaine belge ne dépasse pas 20 % 69 .

La forêt en Gaule perçue par César

Dans son récit de la guerre des Gaules, César livre quelques brèves informations sur le paysage, mais il ne faut pas espérer en tirer une information trop précise, comme l'ont bien rappelé certains historiens (Harmand 1985 ;France 1986 ;1989). Le proconsul cite deux très grands massifs forestiers, l'immense forêt hercynienne qui va du Rhin au pays des Daces et ne pouvait être traversée qu'en 60 jours de marche au moins (Caes., Gal., 6.24-25) et celle des Ardennes, la plus grande de toute la Gaule, qui s'étend depuis les bords du Rhin, en pays trévire, jusque chez les Nerviens, une distance de plus de 500 milles, soit plus de 700 km dans sa plus (Gal., 6.29). La couverture forestière de la Gaule ne se résumait pas à ces deux seuls massifs auxquels on peut ajouter celui des Vosges (Silva Vosagus), l'un des rares qui soit représenté sur la table de Peutinger. César n'évoque que peu les forêts car, de toute évidence, ce sont des zones potentiellement dangereuses, évitées par les armées. Néanmoins son récit laisse transparaître non pas une Gaule chevelue fortement boisée, mais des campagnes où la forêt paraît déjà très morcelée. La cité helvète, sur le plateau suisse et le versant oriental du Jura, offrait un paysage ouvert avec un équilibre entre sols cultivés et sylve (Gal., 1.2.3 ;Harmand 1985, 143). La région proche de Vesontio (Besançon) présente aussi un paysage ouvert (Caes.,Gal.,1.38 et 1.41). Dans le nord de la Séquanie, la forêt était peut-être même encore plus réduite que chez les Helvètes.

Plus à l'ouest, dans le Bassin parisien, on peut identifier de façon anecdotique des massifs forestiers, isolés dans une campagne probablement largement ouverte 70 . Tout autour de la Beauce, des forêts périphériques (Forêts de Montargis, d'Orléans, Yvelines, Dreux, Senonches, Marchenoir) sont évoquées par César 71 . Aucune forêt n'est toutefois mentionnée en pays ambien, en Picardie. César signale des forêts humides de peu d'importance chez les Morins et les Ménapes, cités littorales en arrière de la côte de la Manche et de la Mer du Nord. Il restait cependant des forêts dans la région de Portus Itius (Boulognesur-Mer) puisque celles-ci ont été exploitées en 54 a.C. pour la construction d'une flotte d'au moins 800 navires pour la deuxième expédition de Bretagne (Caes., Gal., 6.1.1-4 ; 2.2 ; 8.6).

Le paysage évoqué par César lors de la guerre des Gaules est donc de toute évidence largement ouvert : la forêt occupait les hauts reliefs (Jura, Ardennes, etc.) mais les plaines sont décrites comme une mosaïque de champs et de prairies, avec parfois des marais et des forêts largement morcelées et difficiles à positionner précisément. Nous n'avons aucune information sur l'aspect et l'état général de ces forêts (primaires, gérées, surexploitées), les descriptions étant succinctes. Mais dans tous les cas, il est clair que le couvert forestier était déjà largement morcelé à la fin de l'âge du Fer, ce qui invalide la vision du xix e siècle 69. Source Institut Forestier National (IFN). 70. César relate la fuite de Gaulois dans le bois de la rive gauche de la Seine, probablement à l'emplacement des bois de Meudon ou une extension vers Vanves et Issy-les-Moulineaux (Harmand 1985, 152).

71. César signale que ces forêts sont incapables de protéger les populations en fuite mais ceci ne permet pas d'en déduire une superficie, même approximative. d'une Gaule considérablement boisée (Maury 1850, 197 ;Jullian 1908, 260-265). Bien que certains historiens l'aient appelée de leurs voeux (Harmand 1985), l'étude des forêts gauloises et gallo-romaines reste encore à écrire. paysage 72 . L'identification et le comptage des grains de pollen issus des séquences sédimentaires prélevées par carottage ou sondage dans des zones humides (tourbières, lacs, paléo-chenaux) permettent de reconstituer le degré d'ouverture milieu en comparant le pourcentage des pollens arboréens (%AP) à celui des pollens non arboréens (%NAP). Ce rapport ne représente toutefois pas directement un taux de boisement il existe un certain nombre de biais en fonction de certaines conditions locales 73 . Seule une approche statistique permet de mettre en évidence les principales tendances à l'échelle de notre programme.

Sur notre zone d'étude, nous avons retenu au total 55 diagrammes polliniques qui ne sont pas répartis de façon aléatoire (fig. 19, annexe 2). Ces données issues de travaux de thèses de palynologues se concentrent dans les massifs du Jura et du Morvan où se trouvent de nombreuses tourbières, lacs et zones humides. Elles sont plus rares à basse altitude, dans la plaine bressane et dans le Bassin parisien, où les zones humides favorables à la conservation du pollen sont localisées dans les plaines alluviales (remplissages de paléo-chenaux) et dans les bas-marais tourbeux. Enfin les mardelles, qui sont de petites zones humides situées sur des plateaux, ont aussi fait l'objet d'études de pollens et de microfossiles non-polliniques (NPP), notamment en Lorraine (Étienne 2011) et au pied du Morvan (Jouffroy-Bapicot 2010). La sédimentogenèse de ces différentes zones humides est bien différente. La résolution chronologique des séquences est fonction de plusieurs paramètres : taux de sédimentation, pas d'échantillonnage variable du réceptacle des restitutions de la végétation locale (mardelles) ou plus régionales (zones humides alluviales). L'enregistrement est d'une précision chronologique généralement faible car le taux de sédimentation est souvent très bas, inférieur à 0,1 mm/an soit 1 cm/siècle dans le bas marais de Fenay (Laine et al. 2010). Le remplissage du paléochenal de Neublans, qui couvre toute la période gallo-romaine et le Haut Moyen Âge, présente un taux de sédimentation exceptionnel qui atteint 0,8 mm/an, permettant ainsi une reconstitution de l'évolution de la végétation avec un pas de résolution chronologique décennal (Gauthier 2000 ;Vannière et al. 2003).

L'ensemble des données recueillies permet de proposer une valeur moyenne de l'indice %AP pour deux siècles 74 . Nous avons comparé les valeurs de cet indice des cinq périodes chronologiques successives couvrant un millénaire, entre 400 a.C et 600 p.C. 75 (fig. 20).

72. Les activités de rouissage, de battage de céréales, etc., peuvent être identifiées par la forte proportion de pollens de végétaux qui ont fait l'objet de traitement, dans ou à proximité des structures analysées (par exemple, Magny & Richard 1990 ; Boulen 2013).

73. Dans les paysages largement déboisés, l'indice %AP peut être surestimé si le point de forage est très proche d'aulnes ou de saules. Dans les environnements très ouverts, l'apport de pollens lointains, comme ceux du pin, peut également augmenter la valeur de Des dynamiques différentes d'ouverture du milieu en fonction des conditions climatotopographiques À l'échelle de la zone d'étude, l'analyse des 231 valeurs est présentée en fonction des conditions édaphiques 76 qui caractérisent les différents forages analysés (fig. 20) 77 . Les données sont regroupées suivant trois grands ensembles climatotopographiques :

-les zones de basse altitude, inférieures à 300 m, bas-plateaux et plaines alluviales (plateau d'Île-de-France, vallée de la Seine, plaine de Bresse, basse vallée du Rhin).

-les zones de plateaux et de collines entre 300 et 600 m d'altitude (Nord du Morvan, Allemagne, Lorraine).

-les zones de moyenne montagne, au-delà de 600 m d'altitude (Jura, Morvan, Vosges, Ardennes).

L'ouverture du milieu 78 pour l'ensemble de la période retenue (fig. 21) est sous contrôle altitudinal. L'altitude est en effet le premier facteur explicatif du ratio AP/NAP (55 %) (fig. 21) : il y a d'autant plus de pollens d'arbres dans les spectres palynologiques que l'échantillon est prélevé en altitude (fig. 22). Cela indique qu'il y avait globalement plus d'arbres en altitude qu'en plaine et que le milieu était plus fermé en altitude qu'en plaine. De plus, la variabilité du ratio AP/NAP (hauteur des box plots) diminue avec l'altitude. La chronologie a ici un faible pouvoir explicatif.

Pour les dix sites d'altitude supérieure à 600 m dans le Haut-Jura et le Haut-Morvan, le paysage reste très boisé tout au long de la séquence chronologique 79 , comme cela a déjà été constaté (Jouffroy-Bapicot et al. 2013). L'ouverture du paysage, peu importante, est toutefois plus marquée pour l'époque romaine que pour les époques antérieures ou postérieures. La large ouverture du paysage observée dans la tourbière des Sources de l'Yonne, qui apparaît comme un résultat exceptionnel Dans les méandres de la basse vallée de la Seine, les massifs forestiers actuels étaient largement défrichés et exploités durant l'antiquité sur une bande de plus de 500 m autour des voies romaines (vol. 1, chap. 6 ;Spiesser 2018). Seuls les sols podzoliques sur lesquels s'implantait un sanctuaire étaient alors boisés (vol. 1, chap. 6).

Les sols des plateaux calcaires de la bordure occidentale du bassin parisien sont peu fertiles ; ils ont cependant largement été mis en culture à l'époque en Lorraine (vol. 1, chap. 12) et dans le Châtillonnais (vol. 1,chap. 16). Dans la forêt domaniale de Châtillon (Côte-d'Or), on peut identifier quelques bosquets (moins de 200 ha) isolés au sein du parcellaire et un massif boisé de 2000 -la présence de massifs forestiers gallo-romains dans les secteurs de montagne (Vosges, Jura) ; -une mise en culture sur des plateaux de moyenne altitude (Châtillonnais, Lorraine) et à faible potentiel agricole, avec des défrichements antiques quasi-systématiques ; -à basse altitude une exploitation de tous les milieux, y compris les zones de sols difficiles à mettre en valeur, trop lourds, ou très peu fertiles. C'est une gestion cynégétique puis sylvicole des espaces à l'époque médiévale et moderne qui a permis une fossilisation de paysages agraires romains sous les grands massifs forestiers actuels.

Les variations climatiques durant l' Antiquité en Gaule du nord (CP)

Variabilités spatiales et temporelles du climat La réalité du climat se décline en fonction des facteurs qui le constituent (température, précipitation, vent, etc.), dans une grande variété d'échelles temporelles et spatiales avec des incidences spécifiques sur les activités humaines et en particulier les activités agro-pastorales. La zone méditerranéenne étant bien différente en cela du climat de l'Europe moyenne, la romanisation des campagnes de la Gaule du nord ne peut pas se comparer aisément avec celles d'Italie ou de Narbonnaise (fig. 24). À l'échelle de notre secteur d'étude, trois grands types de climats sont distingués (océanique, continental et montagnard), qui peuvent ensuite être nuancés. La façade littorale de la Manche et de la Mer du nord est affectée d'un climat océanique franc, océanique altéré sur sa bordure orientale. Plus à l'intérieur des terres, la transition vers des formes dégradées suit un gradient de continentalisation croissante, faible d'abord avec le Bassin parisien, puis plus marqué vers l'est, à mesure que la température moyenne s'abaisse et que le jeu des saisons devient contrasté (fig. 25a L'épisode 5, du Bourget, entre 800 et correspond à la dégradation climatique qui est reliée à l'augmentation du radiocarbone atmosphérique (Magny 1999). L'épisode 3, dit du Petit-Maclu-2, est attribué à la période de 350 à 850 (Magny ; 2013) et est corrélé avec la dégradation climatique de l'Antiquité tardive. Ces deux épisodes correspondent à des phases de péjoration climatique enregistrées par de hauts niveaux lacustres dans de nombreux lacs jurassiens et alpins. En outre, durant ces deux périodes, aucun bas niveau lacustre n'été repéré dans les carottages littoraux des lacs (Magny 2004).

Les données pour la période romaine sont peu nombreuses ou mal caractérisées. Dans la région lyonnaise, le lac de Paladru, situé à basse altitude, présente une certaine stabilité tout au long de l'époque romaine (Brochier et al. 2007). Pour les lacs du massif du Jura, durant la période qui va de 400 a.C. à 700 p.C., les variations des hauteurs d'eau des lacs sont relativement peu nombreuses, soit 9 pour les 23 lacs analysés (Magny 2004 ;2013) Ces hauts niveaux lacustres jurassiens ne semblent pas durer longtemps et il est encore difficile, malgré l'analyse de nombreuses séquences lacustres, de mettre en évidence des périodes de dégradations importantes durant l'époque romaine. L'épisode dit du Petit Maclu-1 qui est daté de c. 150 a.C.-250 p.C. 95 est une réponse peu marquée aux changements dans les circulations atmosphériques engendrées la faible amplitude de la fluctuation du radiocarbone atmosphérique ; il reste isolé et mal calé chronologiquement. Ces fluctuations, repérées seulement dans de rares lacs, peuvent être également le reflet du fonctionnement spécifique du lac et de son bassin-versant, selon que celui-ci a été plus ou moins mis en culture.

Les enregistrements fluviaux

Les données issues du dépouillement des archives fluviales ne sont pas plus faciles à interpréter en termes de climat (fig. 26E). Mais un changement dans les précipitations et les températures a un effet systémique sur les bassins fluviaux, influençant le volume d'eau, la forme des chenaux et la saisonnalité des flux. Pour le xx e siècle, il a été démontré qu'une augmentation de la température de 1°C, pouvait réduire le volume d'eau ruisselé de 15 %, réaction causée par une augmentation de l'évapotranspiration et une diminution de la pluviométrie (Hurkmans et al. 2010, 679). Des températures estivales plus hautes augmentent le risque de sécheresse ; une baisse des précipitations annuelles diminue l'érosion des versants et l'apport détritique rivières. À l'inverse, une diminution de 1°C de température, qui s'accompagne d'une augmentation des précipitations annuelles, augmente le volume d'eau atteignant les rivières, ce qui accroît la probabilité d'inondation, en particulier au printemps et à l'automne : les plaines alluviales sont engraissées de Si l'on reprend les conclusions de E. Le Roy Ladurie (1960) reliant climat et récolte, on peut distinguer, d'une part, les bonnes et très bonnes années de celles qui sont mauvaises ou très mauvaises pour les récoltes céréalières. Printemps chaud, été sec, et généralement chaud, tels sont en gros, et abstraction faite de l'hiver, les facteurs climatiques qui conduisent à une bonne récolte de grain dans notre secteur d'étude et c'est l'excès de pluie qu'on doit craindre. fonction de la température, variable principale, modulée par la valeur de la pluviométrie, on peut alors la production céréalière climatique potentielle (PCpot) 98 , suivant sept modalités 99 notées de -3 à +3 (tab. 3). On distingue pour toute la série analysée :

-les extrêmement mauvaises conditions qui correspondent aux années froides à extrêmement froides et à des conditions pluviométriques moyennes à extrêmement humides (314 années, en rouge dans le -3) ; -les très mauvaises, correspondant à des années, froides à extrêmement froides, et des conditions sèches à extrêmement sèches (79 années, en orange, codées -2) ; -les mauvaises années correspondant à des années humides 100 et à température moyenne (249 années, codé +1) ; 98. On réalise un tableau croisé de fréquence, combinant les répartitions des valeurs en fonction des variables température et pluviométrie. 99. Année codée de -2 (très mauvaises conditions de production) à +2, années de très bonnes conditions de récolte. 100. Années humides, très humides ou extrêmement humides. Tab. 3. Tableau de fréquence des années en fonction de la température sur un gradient froid-chaud et des précipitations sur un gradient humide-sec pour les 2,5 derniers millénaires (source Büntgen et al. 2016). L'estimation de la qualité de production potentielle climatique des récoltes de céréales est codée de -3 (extrêmement mauvaises années) à 3 (extrêmement bonnes années) en fonction des conditions annuelles de température et de pluviométrie.

mieux conservés, permettra de se compte de l'extension et de l'intensité de ces pratiques de bonification des sols. Le développement de nos connaissances sur l'exploitation des ressources forestières, des zones humides fluviales et littorales doit désormais prendre en compte les changements environnementaux liés aux activités humaines et les aléas climatiques (inondations, tempêtes) qu'ont subis les communautés rurales du nord de la Gaule (annexe en ligne 1).

L'analyse de l'ensemble des données environnementales pour la Gaule du nord montre que les périodes laténienne et gallo-romaine ont été des moments favorables au développement des productions céréalières sous un climat relativement chaud et sec. De courtes périodes de crises frumentaires ont pu, il est vrai, interrompre ou retarder temporairement le développement de l'économie gallo-romaine, en particulier durant la période politiquement complexe qui a suivi la guerre des Gaules, mais cette observation ne doit pas remettre en cause la mise en évidence d'un épisode climatique favorable pendant presque toute la durée historique qui est au coeur de ce programme de recherche. S'il existe un ralentissement ou un déclin du développement agricole au cours du iii e siècle, il ne peut guère s'expliquer par de mauvaises conditions climatiques et d'autres causalités doivent être évoquées ; on peut citer, à cet égard, l'hypothèse d'épidémies animales et humaines, mais celles-ci restent difficiles à mettre en évidence archéologiquement (annexe en ligne 2). Les mutations d'ordre historique, économique et social doivent donc rester au coeur de nos interrogations. Les v e et vi e siècles ont achevé ce cycle de développement agricole, dans le cadre d'une profonde dégradation des conditions climatiques de la production céréalière. Les principales caractéristiques de l'environnement des espaces ruraux en Gaule du nord constituent donc un cadre indispensable à la compréhension du système agraire laténien et gallo-romain.

*

On retrouvera les annexes de cet article sur le site https://hal.archives-ouvertes.fr/EDITIONSAUSONIUS

Fig. 1 .

 1 Fig. 1. Carte hypsométrique de la zone étudiée (Source : NASA, SRTM, résolution 90 m ; © E. Camizuli 2018).

Fig. 2 .

 2 Fig. 2. Carte des pentes de la zone étudiée (Source : NASA, SRTM, résolution 90 m ; © E. Camizuli 2018).

Fig. 3 .

 3 Fig. 3. Carte du réseau hydrographique de la zone étudiée (Source : WISE Large rivers and large lakes, EAA, 2012 ; © E. Camizuli 2018).

Fig. 4 .Fig. 5 .

 45 Fig. 4. Carte des matériaux originels dominants dans la zone étudiée (Source : OneGeology-Europe ; © E. Camizuli, 2018).

Fig. 6 .

 6 Fig. 6. Histogramme du pourcentage de types de sols dans la zone étudiée. La superficie pour chaque catégorie est également précisée en km² (© E. Camizuli 2018). AB = Albeluvisol AR = Arenosol CM = Cambisol FL = Fluvisol GL = Gleysol HS = Histosol

Fig. 7 .

 7 Fig. 7. Carte de la profondeur des sols dans la zone étudiée (Source : ESDBv2.0, 2004 ; Panagos et al 2012 ; Panagos 2006 ; © E. Camizuli 2018).

Fig. 9 .NFig. 10 .

 910 Fig. 9. Carte de la réserve utile en eau dans les horizons de surface (Source : ESDBv2.0, 2004 ; Panagos et al. 2012 ; Panagos 2006 ; © E. Camizuli 2018).

(

  Fig. 11. Facteurs influençant la potentialité naturelle des sols et leur potentialité agronomique (Source : adaptée d'après Guyot & Bornand 1987 ; © E. Camizuli 2015).

Fig. 15 .

 15 Fig. 15. Relation entre type d'exploitation (petite ou grande) en fonction de la nature des sols en Normandie. Cette représentation statistique par matrigraphe illustre en pourcentage les écarts par rapport à la valeur d'indépendance. Le noir indiquant alors une surreprésentation de la variable concernée, le blanc une sous-représentation et le gris que la variable est dans la moyenne des valeurs d'indépendance.

  Dans le nord du Bassin parisien, les études géoarchéologiques sur les colluvions de versants et de fond de vallons secs sont encore peu nombreuses(Fechner et al. 2014). En Normandie (Lespez et al. 2005 ; Germain-Vallée & Lespez 2011 ; Sechi-Sapowicz 2012), dans l'est (Ertlen et al. 2014 ; Ollive et al. 2016), en Allemagne (Leopold & Völkel 2006) ou en Franche-Comté (Joan & Sordoillet 2013), les populations antiques ont composé avec des sols et des paysages déjà partiellement transformés par leurs prédécesseurs. À Imling (Moselle), l'érosion des sols et le recouvrement par des colluvions avant l'installation d'une villa au i er siècle p.C. témoignent de cet héritage (Gebhardt et al. 2009 ; 2014).

  33. Dans la vallée de la Mue, à la Fontaine-Henry, la tourbe devient limoneuse après 760-390 a.C.(Lespez et al. 2005 ; 2008) ; dans la vallée de la Seulles, cette date peut être estimée à 1000-200 a.C(Lespez & Germain 2011 ; Viel 2012). Le long des affluents de rive droite de la Dives, la sédimentation limoneuse se généralise au début du I er millénaire a.C.(Germain-Vallée & Lespez 2006 ;[START_REF] ; C. ; C. ; C. ; C. ; C. ; C. ; C | cette période de plus de 80 ans était caractérisée par un très fort risque de perte de production agricole avec une succession de très mauvaises années, selon une fréquence proche d'une année sur deux. On peut identifier quatre épisodes critiques[END_REF] Lespez et al. 2010). L'atterrissement limoneux de la vallée de la Dive se met en place entre le i er et le iv e siècle p.C. et, dans la vallée de Houay, affluent de l'Orne dans la plaine d' Argentan, l'apport massif de limon se met en place au vi e -vii e s. p.C.(Lespez 2009). Cet atterrissement se situe vers le début du viii e siècle p.C. dans la Grande Vallée à la Hague(Lespez et al. 2004).

  ces structures est maintenant établie(Chartin et al. 2011), leur mise en place durant l'Antiquité romaine au sein de notre zone d'étude n'est pas nécessairement liée à une volonté consciente de maîtriser l'érosion. Beaucoup semblent corrélées avec la mise en place des parcelles, de sorte que les motivations de leur construction peuvent être multiples : séparation des cultures et de l'élevage, gestion foncière…(Bertrand & Bertrand 2002). Leurs datations sont variables. Certaines sont datées de l'époque romaine comme dans le piedmont vosgien (Pétry 1977) ou sur le plateau du Châtillonnais(Goguey & Bénard 2001[START_REF] Pour Le Rhône | trois pics de probabilité de forte activité fluviale sont datés : entre 1050 et 800 a[END_REF] Peyre 2011) ; d'autres sont des éléments structurants et pérennes du paysage agricole dont la mise en place commence au Néolithique en Alsace(Froehlicher et al. 2016) ; enfin beaucoup datent de l'âge du Bronze dans le sudde la France (Poupet 1993). Ainsi le paysage agraire de la Gaule romaine est-il en grande partie hérité des périodes précédentes et chaque terroir nécessite un phasage archéologique(Robert et al. 2011). Si, dans les zones accidentées, les parcelles sont faites de murs et de terrasses, dans les plaines humides ce sont des fossés. Cette adaptation de l'agriculture antique aux contraintes édaphiques témoigne de la connaissance des terroirs.

Fig. 17 .

 17 Fig. 17. Carte archéologique (a) et archéopédologique (b) sur le site de Roche Chambain (Côte-d'Or, Bourgogne, France) (© A. Giosa 2018).

Fig. 18 .

 18 Fig. 18. Teneur en matière organique (gauche) et pH (droite) des espaces archéologiques (bâti, charbonnière, enclos parcelle) occupés par les même types de sols (rendosols et anthroposols) échantillonnées sur le site de Roche Chambain (prélèvements réalisés à 10 cm de profondeur) (© A. Giosa 2018).

Fig. 19 .

 19 Fig. 19. Carte de localisation des sites ayant fait l'objet d'analyses palynologiques (liste des sites en annexe 2) (© B. Parrondo 2018).

Fig. 20 .

 20 Fig. 20. Évolution de la répartition du pourcentage de pollens d'arbres (%AP), (A) en fonction de l'altitude et (B) en fonction de la chronologie.

Fig. 22 .

 22 Fig. 21. Coefficients de corrélation entre le ratio AP/NAP, l'altitude la datation des échantillons palynologiques. L'altitude est le principal facteur explicatif pour AP/NAP (R =55%) ; indépendamment de l'altitude, i et ii e siècles marquent un recul des pollens arboricoles alors les e et vi e siècles voient leur retour.

Fig. 24 .

 24 Fig. 24. Les régions biogéoclimatiques (Source : European Environment Agency, 2016 ; © E. Camizuli 2018).

  limons et les chenaux méandrisent davantage (Macklin et al. 2012). Ces fluctuations climatiques sont sous le contrôle de l'augmentation de la radiation solaire et des changements atmosphériques (Benito et al. 2015) (fig. 26E). Pour les rivières du pourtour méditerranéen, les crues étaient plus fréquentes à l'ouest de la Méditerranée entre 100 a.C. et 100 p.C., alors que, dans le bassin oriental, elles surviennent préférentiellement entre 100 p.C. et 400 p.C. Les données issues des travaux des géomorphologues qui ont analysé les archives sédimentaires alluviales de Grande-Bretagne et celles du bassin versant du Rhône, permettent de déterminer le contrôle climatique sur le régime des rivières européennes (Benito et al. 2015). Pour la Grande-Bretagne, des périodes de forte activité fluviale sont identifiables, en particulier entre 350 et 150 a.C. puis entre 450 et 500 p.C. Elles coïncident globalement avec des périodes froides et humides (Macklin et al. 2005). De plus, l'impact anthropique sur la dynamique des rivières a été particulièrement important durant l'époque médiévale (Macklin et 95. Date radiocarbone calibrée : 1800-1700 cal BP.

Fig. 27 .

 27 Fig. 27. Fluctuations rapides des conditions environnementales durant la période 400 a.C. à 600 p.C. A. Variabilité interannuelle du potentiel de production agricole dans le Bassin parisien, après déduction des (B) anomalies de température (mois de juin-juillet-août) et des (C) précipitations (mois d'avril-mai-juin) entre 400 a.C. et 600 p.C. (Büntgen et al. 2016) ; D. Périodes durant lesquelles sont repérées dans les glaces du Groenland des éruptions ayant eu une influence probable sur le climat de l'hémisphère nord (Sigl et al. 2015) ; E. Périodes durant laquelle des crises d'épidémies animales et humaines sont mentionnées dans les sources textuelles.

  Les classes texturales expriment des valeurs pratiques en agriculture. Ainsi les sols à texture grossière, riches en sable, sont faciles à labourer mais pauvres en nutriments. Au contraire, les sols à textures fine et très fine, riches en argile, sont plus difficiles à travailler. La texture est de surcroît responsable des variations d'humidité, de rétention et de disponibilité de l'eau dans les sols(Arrouays et al. 2014). Au sein de notre zone d'étude, les sols à texture grossière ne représentent que 16 % de la surface des

	Pourcentage de pierres
	0-10 %
	10-15 %
	15-20 %
	Non sols
	Zone d'étude
	Source: ESDB (base de donnée européenne au 1/1 000 000)
	Représentation par classe dominante au sein de chaque unité cartographique	0	150 Km

N Fig. 8. Carte de la pierrosité des sols dans la zone étudiée (Source : ESDBv2.0, 2004 ; Panagos et al. 2012 ; Panagos 2006 ; © E. Camizuli 2018)

50 µm) et d'argile (< 2 µm). Parmi les différents types de triangles de texture (Richer de Forges et al. 2008), le triangle retenu pour notre projet est celui de la carte européenne des sols, selon le programme HYPRES (Wösten et al. 1999) (fig. 10a). sols et sont essentiellement localisés dans les Vosges et la plaine de Flandre (fig. 10b). Ceux à texture moyenne sont localisés en Champagne crayeuse, dans les Ardennes, en Forêt noire et dans le Jura suisse, tandis que ceux à texture moyennement fine se situent plutôt dans les bassins sédimentaires comme le Bassin parisien. Ils ne représentent qu'environ 11 % de la surface et sont essentiellement situés en bordure des Vosges, du Morvan et au sud des Ardennes, où affleurent les marnes du Lias.

  ). Dans le nord de la France, certains sols sont partiellement érodés et ceux des plaines alluviales et littorales ont évolué par accumulation sédimentaire. Les cartes pédologiques représentant les grands types de sols actuels sont donc, dans leurs grandes lignes, identiques à celles que nous pouvons reconstruire pour l'époque antique, à l'exception des plaines alluviales et de certaines pentes recouvertes de colluvions. Les sols alluviaux argilo-limoneux plus ou moins organiques constituent les terres les plus fertiles du nord et du sud de la France, quand ils ne sont pas noyés par une nappe phréatique haute.

			N
	Contrainte principale
	pour l'agriculture
	Pas de contrainte
	2
	3
	4
	7
	10
	12
	13
	Zone d'étude
	Source: ESDB (base de donnée européenne au 1/1 000 000)
	Représentation par classe dominante au sein de chaque unité cartographique.	0	150 Km
			Fig. 12a. Carte des contraintes pouvant limiter les aptitudes
			culturales (Source : ESDBv2.0, 2004 ; Panagos et al.
			2012 ; Panagos 2006). 2. Graviers (<35% graviers), 3:
			Pierre (diamètre >7,5 cm) ; 4. Profondeur (Roche
			dure et cohérente à 50 cm) ; 7. Salin (Conductivité>4
			ms.c: -1 à 100 cm) ; 10. Sols perturbés par l'homme,
			12: Drainage excessif ; 13. Zone souvent inondée.

Fig. 12b. Histogramme du pourcentage des contraintes dans la zone étudiée. La superficie des sols pour chaque contrainte est également précisée en km² (© E. Camizuli 2018).

2012

Cas d'étude 1 : Qualité des sols et répartition spatiale des occupations agricoles : l' exemple de la Basse-Seine

  Pour les auteurs antiques, la qualité des terres détermine la nature des occupations rurales. Caton commence par exemple son ouvrage d'agronomie en conseillant au lecteur qui souhaite acquérir un domaine agricole, de s'assurer que le sol possède toutes les qualités nécessaires à son exploitation (Cato, Agr., 1.2). L'auteur associe d'ailleurs la nature des productions agricoles aux qualités agronomiques des sols lorsqu'il écrit : ubi ager crassus et laetus est sine arboribus, eum agrum frumentarium esse opportet (Cato, Agr., 8.1 : "une terre grasse et fertile, sans arbres, doit être une terre à céréales"). Cette relation entre spécificités de la terre et nature des productions reste présente durant toute l'antiquité. Palladius introduit même la notion d'érosion des sols et souligne l'intérêt de connaître leur histoire pour s'assurer qu'ils ont gardé leurs qualités initiales (Pallad. 1.7). Il convient néanmoins de se demander si les recommandations des agronomes étaient réellement appliquées, notamment dans le nord des Gaules. La qualité agronomique des sols a-t-elle influencé le modèle d'implantation des occupations rurales gallo-romaines ?

	Jérôme Spiesser, Christophe Petit
	6. Pente, orientation, position, rayonnement solaire.
	7. Déterminée en fonction du matériau parental.
	8. Lié à la profondeur du sol et de sa texture.
	9. Lié à la pierrosité et la texture du sol.
	10. Le travail a été réalisé au 1/250 000 grâce aux données des référentiels pédologiques régionaux (Laroche et al. 2014) sur les cartes où ils
	existent.

Rouen Lillebonne Lisieux Evreux Beauvais Sées Paris Amiens LEXOVIENS CALÈTES VÉLIOCASSES ÉBUROVICES 0 100 Km N Beauvais Rouen Lillebonne Lisieux Evreux Paris

	Super cie
		(en km²)
	7 000							Sols bruns lessivés
									6561
	6 000
	5 000
	4 000				Rendzines typiques	Sols
	3 000					3260,8	lessivés 2907				Sols
	Chef-lieu Limite de cité 1 000 2 000	d'alluvions marines Sols	Podzols	Sols podzolithiques				Sols bruns calcaires	eutrophes Sols bruns	1552,4 d'alluvions uviatiles	Total ou
	Habitat découvert 0 Super cie diagnostiquée (en m² ) Représentativité du sol sur le territoire	134,6 0,9%	46,9 0,3%	512,7 3,3%	21,2%	18,9%	42,6%	225,4 1,5%	212,1 1,4%	10,1%	moyenne 15 413 km
	1 000 10 000 diagnostiquée (en km ) Super cie		0,02	0,98	1,5	15,94	8,65	29,42	0	0	13,21	69,72 km
	100 000 1 000 000 Pourcentage diagnostiqué	0,01%	2,09%	0,29%	0,49%	0,30%	0,45%	0	0	0,85%	0,45%
	2 000 000 Nombre d'habitats
	1: 1 000 000e découverts			0		5	45	21	137	0	0	24	232	A
	Estimation du nombre
	total d'habitats			?	1 131	9 202	15 927	30 550	?	?	2 821	~60 000
	Densité (en nb d'habitats/10 km )		?	20,2	28,2	24,3	46,6	?	?	Amiens 18,2	33
		50						Sols bruns lessivés
		45
		40
		35				Rendzines
		30				typiques	Sols				Sols
		25			Podzols et sols podzolithiques		lessivés				d'alluvions uviatiles
		20
		15
	Chef-lieu	10
	Limite de cité Habitat découvert	5		?						?	?
	Sols d'alluvions marines 0
	Podzols
	Sols podzolithiques Fig. 14. En bas, densité des habitats ruraux gallo-romains (nombre d'habitat/ 10 km 2 ) en fonction du type de sol ; Rendzines typiques Sols lessivés en haut, superficie des diagnostics archéologiques par type de sol.
	Sols bruns lessivés
	Sols bruns calcaires
	Sols bruns eutrophes
	Sols d'alluvions uviatiles									100 Km	B
					0

N Fig. 13. A. Carte des diagnostics archéologiques réalisées en Normandie sur le fond topographique ; B. Carte des habitats ruraux gallo-romains découvert sur le fond pédologique (© J. Spiesser 2018).

  . 26. Par exemple le site de Dampierre-le-Château "Liévau" (Fechner et al. 2014). 27. Par exemple les sites de Cuperly "La Perte" et Saint-Hilaire-au-Temple (Fechner et al. 2014). 28. Par exemple Protze 2014.

  ; Sechi et al. 2010 ; Morin et al. 2011), au sud de l'Angleterre (Fould & Macklin 2006) 35 ou encore dans la vallée du Rhin 36 . En Gaule du nord, l'alluvionnement limoneux se généralise pendant la période gallo-romaine (Pastre et al. 2006 ; Sechi et al. 2010). Il se traduit à l'échelle du bassin versant de la Seine par une rétraction des lits mineurs, accompagnée d'un atterrissement plus ou moins complet des zones humides (Pastre et al. 2006, 201 ; Cruz & Petit 2015 ; Cruz et al. 2016). Dans la vallée de la Marne, cet alluvionnement a progressivement nivelé la topographie héritée des périodes précédentes (Le Jeune et al. 2012). Des différences locales dans le rythme sédimentaire peuvent cependant être notées. L'augmentation des apports limoneux est observée précocement dans certaines vallées secondaires au centre du Bassin parisien, largement peuplées durant le second âge du Fer, comme celles du Crould à Louvre et de la Mauldre à Jouars-Pontchartain

  Carte schématique et non exhaustive des maisons-étables dans le nord de la Gaule. La seule villa connue dans ce secteur et représentée ici est celle de Hoogeloon. Voir les cartes générales des villae dans le chap. 3, fig. 44a et b, ci-dessous (© N. Bernigaud 2018).

						Nimègue
	N						Xanten
							Cologne
					Tongres
				Bavay
		Amiens
							Trèves
	Rouen
	Albeluvisol	Gleysol	Podzol	Maison-étable	0	Metz	100 Km
	Arenosol	Paris Histosol	Regosol	Villa romaine Chef-lieu de cité
	Cambisol	Leptosol		Réseau routier
	Fluvisol	Luvisol
	Fig. 16.

. Nous remercions P. Broutin pour ses informations. 40. La question de l'assolement ne peut pas être abordée à partir de données archéologiques. Malgré ces implications importantes, et dans la mesure où aucun calcul de productivité n'est proposé, elle ne sera pas abordée ici.

41. Bene colere necessarium est, optime damnosum (Plin., Nat., 18.38).

  . Voir cependant Bouvier 2002 pour une autre lecture de la scène. , 2 à tonnes pour les limons, 3 à 4 tonnes pour les terres lourdes argileuses. Ce marnage ou chaulage doit être renouvelé à un pluriannuel pour être efficient et tend à disparaître avec le temps. Le poids du matériau et la distance entre les émettrices (roches carbonatés extraites) et zones réceptrices (sols agricoles acides) posent certaines questions quant à l'organisation d'un tel trafic. Pline l'Ancien (Nat., 17.47) atteste l'utilisation du chaulage chez les Éduens. Or, pour la ville d'Autun, les affleurements de roches calcaires utilisées pour la construction des bâtiments publics se situent à plusieurs dizaines de kilomètres 55 . Ont-ils été aussi sollicités pour le chaulage des jardins et des terrains agricoles périurbains ? Pline ne le dit pas explicitement mais décrit, au i er siècle p.C., l'utilisation traditionnelle de différentes marnes en Gaule et en Grande-Bretagne afin d'améliorer la production des céréales et des fourrages. Cette pratique est dénommée marga chez les Pictons et les Éduens (Plin., loc. cit.). Les Ubiens creusaient à trois pieds 56 sous la terre très fertile des alluvions du Rhin pour extraire la marne avant d'amender les sols environnants afin d'améliorer les rendements agricoles (Plin., loc. cit.) ; Varron (R., 1.7.8) décrit des amendements par épandage de craie (creta).

50. Reprenant les agronomes latins, on peut estimer, pour l' Antiquité, le poids de fumier à l'hectare entre 15 et 47 t/an (Ouzoulias 2006, 185 ; Poirier & Nuninger 2012, 18 ; infra chap. 5 et 6). 51. P. Ouzoulias, communication personnelle. Voir vol. 1, chap. 11 pour le cas de la périphérie de Reims. 52. Rouppert et al. 2011 et Rouppert 2017 pour l'Île-de-France. Pour la région Centre, voir aussi Poitevin et al. 2017. 53. Par ex. Fechner, soumis ; divers travaux de C. Cammas dans la moitié nord de la France. 54. Sites de Vitry-sur-Orne, Ay-sur-Moselle, Saint-Epvre. chaux

Cas d'étude 2 : Caractérisation archéopédologique des habitats gallo-romains et de leurs L' exemple de la forêt du Chatillonnais

  mesures, et sous quelles conditions ces différences géochimiques peuvent-elles servir à interpréter la fonction des espaces archéologiques ? Des archéopédologiques 62 ont sur le de Roche-Chambain 63 (fig. 17a). Il s'agit d'un de parcelles et d'habitats occupant un rebord de versant dans la vallée du Brevon, affluent du supérieur de la Seine. 291 points d'observations du sol 64 réparties sur les 50 ha du site et accompagnés d'observations de surface (chablis) ont permis de dresser une carte archéopédologique (fig.

	Alain Giosa, Christophe Petit

quelles

  80 , est le reflet du développement de Bibracte et de la présence d'une agglomération de plus de 20 ha, située sur les versants dominant immédiatement cette zone humide, probablement aménagée (Moore et al. 2013). 76. Climat, altitude et type de substrat déterminant le type de végétation et les modalités potentielles d'exploitations agro-pastorales. 77. Toutes les séquences analysées ne couvrant pas l'ensemble du millénaire, certaines valeurs du %AP n'ont pas pu être calculées (annexe 2). 78. %AP calculé pour 231 échantillons, issus sur 55 séquences. Moyenne générale de 58,4%, avec une variance importante puisque la valeur de %AP varie de 10 (milieu totalement ouvert) à 95 % (milieu complétement fermé, forestier) (annexe 2). 79. Premier quartile jamais inférieur à 65 % et l'amplitude de variation est faible. 80. AP de 35 %.

  ha sur une croupe difficile d'accès. Ces plateaux exploités durant le Haut-Empire semblent avoir été désertés dès le Bas-Empire. En revanche, les massifs forestiers d'altitude, très éloignés des centres urbains, ne recèlent pas de réseaux parcellaires de grande extension. Dans le secteur de marge que constitue la Vôge, plateau gréseux entre Lingons et Leuques, la couverture Lidar montre clairement une large voie romaine qui relie les deux bassins versants de la Saône et de la Moselle 91 . L'un des itinéraires de portage entre Corre-Ecle-Portieux passant par le sanctuaire de la Pille est une voie rectiligne clairement reconnue sur le relevé Lidar mais elle n'est bordée par aucun établissement rural. Entre Besançon et la haute chaîne, le massif jurassien apparaît peu occupé si l'on en croit les inventaires archéologiques & Cramatte 2013 ; vol. 1, chap. 14). L'analyse des récentes couvertures Lidar confirme que, même le long de la grande voie romaine transjurassienne passant par Pontarlier, peu d'établissements ruraux sont identifiés (Bichet et al. 2017 ; à paraître). Si les établissements ruraux d'époque romaine semblent peu nombreux dans le haut Jura, cette zone apparaît au contraire comme un pôle de peuplement de premier ordre durant la Protohistoire et le Haut Moyen Âge (Passard-Urlacher et al. 2015). Les fenêtres d'observation continues du paysage romain fossilisé sous forêt confirment :

  . Dans les lacs de Morat (Suisse), Paladru, Clairvaux, Genin, Ilay, Petit-Clairvaux, Petit Maclu, Pluvis et Cerin, l'identification de 20 niveaux de lac, haut ou bas, ont été datés par radiocarbone. La majorité des lacs (7/10) présente des niveaux bas, témoignant d'un bilan hydrique déficitaire, donc représentatif d'un climat plutôt sec et chaud. Seuls trois hauts niveaux lacustres ont pu être identifiés et approximativement datés puisque les dates présentées sont associées à une incertitude de plus ou moins un siècle environ : -l'un, daté du milieu du iii e siècle p.C. au lac du Petit Maclu ; -le second, daté du milieu du iv e siècle p.C. au lac de Cerin ; -le dernier est repéré au lac de Petit Clairvaux, vers le milieu du vii siècle p.C.

  Répartition des années en fonction de la température sur un gradient froid-chaud et des précipitations sur un gradient humide-sec pour les 2,5 derniers millénaires(source Büntgen et al. 2016). Les classes sont définies en fonctions des caractéristiques des distributions gaussiennes (moyenne, un écart type, le quantile 10 et 90 %, deux écarts types et les valeurs maximales).

		%	P	Nombre cumulé		T	Nombre cumulé
	Min	0,00	46,88	1	Max S	-4,032	1	Max F
	(-) 2 sigma	4,55%	127,23	110	Ext S	-1,903	114	Ext F
		10,00	145,43	241	TS	-1,56	250	TF
	(-) 1 sigma	15,87	157,29	382	S	-1,332	397	F
	Moyenne	50,00	201,39	1204	P moy.	-0,487	1252	T moy.
	(+) 1 sigma	84,14	245,05	2025	H	0,325	2106	C
	Q90	90,00	257,08	2166	T H	0,549	2253	TC
	(+) 2 sigma	94,45	271,4	2273	Ext H	0,846	2364	Ext C
	Max	100,00	338,94	2407	Max S	4,008	2503	Max C
	Nombre de valeur		2407			2503
	Intervalle		398 BC-2008 AD			499BC-2013 AD
	Tab. 2.

Sa précision est celle de l'hectomètre. Elle est difficilement exploitable à l'échelle d'un site, mais elle peut expliquer des tendances générales de l'occupation d'une région. Cette carte (La pédologie du bassinSeine-Normandie, AESN 1974) est téléchargeable à l'adresse suivante : http://sigessn.brgm.fr/spip.php?article126 (consulté le 30 mai 2018).

Sur les plateaux limoneux, la profondeur du front de décarbonatation ou celle de l'horizon d'illuviation peuvent servir de repères à partir desquels on peut estimer l'érosion des sols[START_REF] Bichet | [END_REF] . Pour le Bassin parisien, l'érosion liée à l'agriculture mécanique peut atteindre par endroits 40 à 50 cm pour les vingt dernières années. Les approches géoarchéologiques conduites à l'échelle d'un versant en Vétéravie (Francfort, Allemagne) montrent une érosion moyenne des sols d'environ 64 cm dans cette région occupée depuis 7500 ans(Stobbe 1996). Sur terrain calcaire, l'amincissement de la couverture pédologique se manifeste en surface par une "remontée" d'éléments carbonatés provenant du substrat et un comblement des talwegs[START_REF]Dans le Terrefort toulousain, une érosion anthropique principalement médiévale a été mise en évidence[END_REF] . En coupe, les sols des versants, particulièrement ceux qui sont éloignés des structures parcellaires, perdent leur horizonde surface décarbonatée et humifère au profit d'un horizon de labour carbonaté et appauvri en complexes organo-minéraux (Moreau et al. 2011). Dans les talwegs et au niveau des structures parcellaires, des sols cumuliques se forment (Revel & Rouaud 1985 ; Gebhardt et al. 2014 ; Froehlicher et al. 2016). Parallèlement, les études archéobotaniques réalisées sur les sites antiques allemands (vol. 1, chap. 1, 72-96) ou français (Zech-Matterne et al. 2017a) montrent une augmentation importante de taxons inféodés aux sols calcaires durant l'époque romaine. Dans le nord de la Gaule, les adventices 18 associées aux moissons sur calcaire augmentent (Zech-Matterne et al. 2017a).En Allemagne, l'érosion a mis à nu le loess calcaire jusqu'alors enfoui19 (vol. 1, chap. 1, 72-96). Ainsi, un nouveau type de sol a-t-il été développé dans la zone de loess : les anciens luvisols ont commencé à se transformer en régosols calcariques anthropiques 20 . Si ce développement s'est considérablement intensifié jusqu'à l'ère moderne, sa cause en est le nouveau système agraire romain dans la zone de loess car il a provoqué une rupture claire avec les traditions culturales de l'âgede Fer.

Enregistrée principalement au niveau des versants des talwegs, la mise à nu des sols des plateaux modifie les bilans d'érosion. L'ensemble des recherches retranscrit l'abrasion potentielle de plusieurs dizaines de centimètres dans les limons de surface. La corrélation entre une forte anthropisation et des valeurs élevées d'érosion -et inversement -suggère un rôle prépondérant des pratiques agro-pastorales dans l'instabilité des sols durant la période antique. Toutefois, climat et anthropisation peuvent participer de façon concomitante à l'augmentation de ces flux érosifs, comme cela a été démontré pour le secteur alpin, pour des pentes plus accentuées(Giguet-Covex et al. 2011). Ces données générales doivent donc être modulées en fonction des contextes géomorphologiques (degré de pente, taille des bassins-versants, type de sols et de couvert végétal), mais il apparaît que la déperdition de sols depuis la période antique peut dépasser 30 cm dans bon nombre de contextes, si bien que le profil cultural antique a souvent disparu.

Par ex. Lieusaint "Zac Pyramide", vol. 1, chap. 11, 454.


Thomas Lerond

Yevheniia Chernukha

Maxime Berthe

Francois Vaurette

D Deresmes

Dorina Papanastasiou

Daniel Bellet

Laurent Gangloff

Thierry Melin

Electron emission device made from planar nanowires

à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d'enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Electron emission device made from planar nanowires

Thomas Lerond 1 , Yevheniia Chernukha 1 , Maxime Berthe 1 , François Vaurette 1 , Dominique Deresmes 1 , Dorina T. Papanastasiou 2 , Daniel Bellet 2 , Laurent Gangloff 3 , and Thierry Mélin Recently, Thales patented an alternative to tip-plane field emission structure(1) in order to address two main drawbacks: (i) poorly active native apex surface (~R²); (ii) complexity to handle out-of-plane structure fabrication with high control over parameters (physical parameters and geometry). Derived from a general capacitive system, a backgated structure was proposed (Fig. 1.b). An insulating layer is placed in between a conductive substrate (backgate) and horizontal top NWs. By applying a voltage difference ΔV between NWs and backgate, capacitively induced charges appear on NW sidewalls.

In the ANR PANASSE project, a process has been established to synthesize fullmetal-nanowire devices to be characterized in a multiple-probe STM-SEM setup.

Under SEM Monitoring, one probe is in contact with the backgate, one probe is set in contact with a flatlying nanowire and a third probe acts as anode at a controlled height above the NW to measure the emitted electrons. The process and its evolution compared to the experimental results will be presented : process details and alternative strategies, scheme of measurements, functional results, future developments.