1 - Introduction

1De nombreux massifs forestiers d’Europe de l’Ouest sont décrits comme des forêts anciennes n’ayant jamais été défrichées (Hermy et al., 1999). Cette observation est principalement basée sur des documents historiques et en particulier sur la correspondance entre leur superficie actuelle et celle décrite sur les premières cartes disponibles (Peterken & Mann, 1984) ; en France il s’agit de la carte des Naudins (1728 à 1739, échelle 1:28800). Toutefois, la prospection terrestre attentive et l’utilisation de l’imagerie laser aéroportée (LIDAR) en contexte forestier révèlent la présence de nombreuses implantations agricoles antiques au sein de certains de ces massifs forestiers (Georges-Leroy et al., 2003), traces d’une utilisation passée différentes de ces sols. Or des études récentes en contexte forestier ont démontré que ces pratiques agricoles antiques ont un impact durable sur la géochimie des sols et la biodiversité forestière (Dupouey et al., 2002 ; Dambrine et al., 2007). Malheureusement, les archives historiques décrivant les variations historiques de ces pratiques sont rares.

2Cependant, il existe en France (Braque, 1966 ; Cailleux, 1956 ; Planchais, 1966), en Belgique et au Luxembourg (Couteaux, 1969 ; Pissart, 2003, Slotboom, 1963) ainsi qu’en Allemagne (Barth et al., 1996), des structures sédimentaires pouvant fournir des archives paléo-environnementales. Ces structures, appelées « mardelles », sont des dépressions humides fermées de formes ovales, rondes ou en goutte. Elles présentent des différences de sédimentation (argileuse, limoneuse ou tourbeuse) et de colonisation végétale (cariçaie, boulaie pubescente). Un faible pourcentage d’entre elles possède un système tourbeux sur lequel s’est développée une végétation de tourbière acide faisant de ces structures des îlots majeurs de biodiversité floristiques (Thoen & Hérault, 2006). Leur origine est encore discutée et oppose partisans des théories anthropiques (Linckenheld, 1927 ; Härbele, 1928 ; Wingert, 1996 ; Gillijns et al., 2005) et des théories naturelles (Defontaines & Guyot, 1922 ; Delafosse, 1948).

3Plusieurs centaines de ces structures sont référencées dans la région de Dieuze au sein du pays des étangs du plateau lorrain. L’étude pollinique d’une mardelle tourbeuse en forêt d’Assenoncourt (Moselle) (Ruffaldi et al., 2004) a démontré leur potentiel en tant qu’archives à haute résolution de l’occupation passée des sols et des pratiques anthropiques. Précédemment, les études palynologiques réalisées dans cette région avaient caractérisé le Subatlantique (2800 BP à nos jours) par l’installation de la chênaie-charmaie et isolé des périodes de déforestations importantes aux époques romaine et médiévale (Blouet,1996 ; Ruffaldi, 1999, 2000). Dans cet article, nous présenterons les résultats de l’étude palynologique d’une mardelle tourbeuse localisée au sein du massif du Römersberg surplombant l’étang de Lindre (fig. 1). Ce massif a fait l’objet d’une étude historique approfondie (Degron, 1995).

2 - Zone d’étude

4La mardelle étudiée est localisée en parcelle 18 du massif du Römersberg et mesure 45 m de diamètre pour une profondeur maximale de 440 cm. La structure est formée d’un anneau d’eau libre colonisé par des touradons de laîches (Carex rostrata et Carex elongata) entourant un radeau flottant tourbeux formé d’un tapis de sphaignes (Sphagnum squarrosum, Sphagnum flexuosum et Sphagnum palustre). Le radeau est peuplé par une station de trèfles d’eau (Menyanthes trifoliata) et surmonté d’une strate arborée (Betula pendula et Salix cinerea) (fig. 2).

5La séquence analysée présente un enregistrement sédimentaire de 440 cm. Elle est composée, à partir de la base, d’une sédimentation organo‑minérale de 90 cm, caractérisée par des variations rapides du taux de matière organique et d’argile surmontée d’une accumulation de tourbe de 350 cm.

3 - Datations radiocarbone

6Les datations radiocarbone AMS (Accelerator Mass Spectrometry) ont été réalisées sur des macrorestes par Poznan Radiocarbon Laboratory et calibrées à l’aide du logiciel Calib 5.0.2 à un intervalle de confiance de 2σ suivant la courbe de calibration Intcal04 (Reimer et al., 2004) (tab. 1). Un modèle âge-profondeur (fig. 3) est réalisé grâce aux 6 datations radiocarbone AMS permettant de représenter le diagramme pollinique (fig. 4) en fonction de l’âge du sédiment (Heegaard et al., 2005). Les datations radiocarbone retranscrivent une sédimentation récente, débutant au cours du VIII^e siècle AD, à l’époque carolingienne. La sédimentation est interrompue par le trou d’eau supportant le radeau flottant (de 331 à 285 cm) et par un second trou d’eau plus restreint (de 145 à 135 cm). Le caractère récent du remplissage, la régularité du dépôt (3,2 cm/an) et l’épaisseur de sédiment permettent une étude détaillée des modifications de la végétation de la mardelle et du massif forestier environnant. Les deux datations radiocarbone réalisées juste en dessous et au-dessus de la lame d’eau libre sont identiques après calibration. Ainsi le trou d’eau ne représente pas un arrêt notable dans la sédimentation.

4 - Analyse pollinique

4.1- Méthode

7Le prélèvement palynologique a été réalisé à l’aide d’une sonde russe manuelle (type GYK, 50 cm de longueur, 5 cm de diamètre) évitant tout problème de compaction. L’échantillonnage suit un pas de 4 cm dans le sédiment organo-minéral, puis de 8 cm à partir de la mise en place du système tourbeux. Les échantillons sont préparés selon la méthode du laboratoire Chrono-environnement par traitement à la soude et au chlorure de zinc suivi d’une acétolyse. De 300 à 800 grains de pollen par échantillon sont comptabilisés suivant la richesse en matériel sporo-pollinique et la dominance d’un taxon. L’identification des pollens et des spores est basée sur une clef de détermination (Beug, 2004), des livres de photographies (Moore et al., 1991 ; Reille, 1992-1998) et par comparaison avec la collection de référence du laboratoire. Poaceae et Cerealia-type sont différentiés par leur taille (38 µm), l’épaisseur et le diamètre de l’annulus et la micro-sculpture (Beug, 1961 ; Andersen, 1978). Les résultats sont exprimés sous la forme d’un diagramme simplifié (Berglund & Ralska‑Jasiewiczowa, 1986) (fig. 4). Les Indices Polliniques d’Anthropisation (IPA) regroupent les messicoles (Centaurea cyanus, Papaver) et les rudérales (Artemisia, Centaurea jacea-type, Chenopodiaceae, Polygonum aviculare, Rumex acetosa/acetosella, Plantago lanceolata, Plantago major/media et Urticaceae) (Behre, 1981, 1988). Pour représenter les variations de la végétation à l’échelle du massif forestier, les pollens des espèces arboréens (Betula), aquatiques et hygrophiles (Nymphaea, Nuphar, Potamogeton, Typha latifolia et Sparganium-type) et méso-hygrophiles (Alisma plantago-aquatica, Menyanthes trifoliata, Potentilla-type), inhérentes à la mardelle, ainsi que les spores sont exclues de la somme pollinique totale.

4.2- Résultats et discussion

8La sédimentation débute dans un milieu partiellement ouvert de type lisière avec un rapport AP/T de 70 % (Heim, 1970) comprenant 10 % de pollens de Pinus provenant du massif Vosgien et de 10 % de pollens de Corylus, espèce héliophile (Bégeot, 1998). La présence de grains de pollen de Carpinus et de Juglans confirme l’attribution de la séquence aux deux derniers millénaires. L’enregistrement pollinique débute ainsi à l’époque carolingienne au sein d’une chênaie-charmaie-hêtraie (R1). L’environnement de la mardelle est fortement anthropisé (nombreuses IPA tels Artemisia et Plantago lanceolata) associés à des taxons ubiquistes (Anthemideae, Apiaceae, Cichorioideae et Poaceae), indices de la présence probable de prairies ou de pâtures (Enters et al., 2008). Les pollens de céréales (Cerealia-type, Triticum-type et Secale-type) et de Cannabis/ Humulus indiquent la présence de cultures non loin de la mardelle. La structure, en elle‑même, est peuplée de plantes aquatiques (Potamogeton, Sparganium-type) et hygrophiles (Nymphaea, Typha latifolia) typiques des eaux fraiches des étangs neutres ou alcalins et d’espèces arborescentes hydrophiles (Salix et Alnus) sur les bords.

9Par la suite (R2), l’impact anthropique autour de la mardelle diminue et la chênaie-charmaie-hêtraie s’étend à nouveau (Quercus principalement). La structure est toujours en eau et colonisée sur son pourtour par une phragmitaie (Cyperaceae et Typha angustifolia). La présence de grains de pollen de céréales (Cerealia-type, Secale-type), de Cannabis/Humulus, des IPA (Plantago lanceolata et Rumex acetosa/acetosella) et d’Apiaceae indiquent un recul de la lisière forestière plutôt qu’un abandon des pratiques agricoles sur le massif. La dominance de Quercus dans cette période pourrait être due à une sylviculture favorisant le chêne pour la glandaie mais cette pratique est plutôt caractéristique de la période mérovingienne (Heitz-Weniger, 1977). Cette image pollinique pourrait également correspondre à une dynamique naturelle aboutissant à un massif forestier dominé par des chênes anciens.

10La phase majeure d’anthropisation et de mise en culture du massif débute au cours du XII^e siècle (R3a). Elle est marquée par une diminution des taxons arboréens (principalement Quercus) et l’augmentation de l’ensemble des IPA, des indicateurs prairiaux (Plantago lanceolata, Rumex), de la culture du chanvre et des céréales. Durant cette période, l’apparition d’un pic d’Aristolochia pourrait également indiquer la culture des plantes médicinales Arisolochia clematitis aux effets ocytociques, emménagogues et expectorantes (Paris & Moyse, 1981). Cette phase correspond à la période d’implantation des salines de Dieuze et à la mise en place d’une digue par l’évêché de Metz afin d’assainir les marais situés autour de la ville de Tarquimpol, pour subvenir aux besoins piscicoles lors des nombreux jours maigres (Degron, 1995).

11L’anthropisation s’accélère au cours des XIII^e- XIV^e siècles (R3b) avec la mise en place de cultures au plus près de la mardelle que ce soit le chanvre, les différentes céréales et peut-être également des Brassicaceae (choux, navet). Les XIII^e et XIV^e siècles correspondent à une période d’essor économique dont profite la saline de Dieuze provoquant une exploitation à outrance du massif forestier, entraînant certainement l’implantation de prairies et de cultures sur le massif. L’étang de Lindre est également agrandi pour prendre sa forme actuelle. Au sein de la mardelle, cette période (R3a et R3b) correspond à la mise en place du système tourbeux, des espèces de groupements de tourbières de transition et de tremblants (Calluna, Menyanthes trifoliata, Potentilla-type), d’une boulaie marécageuse (Betula) et la disparition des espèces aquatiques et hygrophiles. Cependant en R3b, la chute brutale de la boulaie coïncide avec l’augmentation des IPA. Ceci peut s’expliquer par une variation de la hauteur d’eau sur la mardelle provoquée par l’augmentation du ruissellement sur le bassin suite à la mise en culture au plus proche du bassin versant.

12Par la suite (R4) l’impact anthropique chute et le couvert arboréen se referme. Ces modifications retranscrivent un abandon des zones agricoles installées sur le massif et une reconquête forestière. Durant toute cette phase, les taxons arboréens sont dominés par Quercus, Carpinus et Fagus. Les pourcentages des taxons arboréens sont stables sur toute cette phase et aucun changement majeur de l’image pollinique ne se dégage. Cette période correspond à une surexploitation des ressources forestières du massif par les Salines de Dieuze, avec des révolutions de coupes à très courte rotation (Degron, 1995). Seule la Guerre de Trente Ans, ayant eu un fort impact sur la région de Dieuze, a provoqué un ralentissement momentané de l’exploitation mais cet événement historique n’est pas perceptible sur ce diagramme (Degron, 1995). Durant cette période, la mardelle est une tourbière acide à boulaie pubescente. Les variations importantes de la représentation de Betula pourraient être dues à des changements de hauteur d’eau sur la mardelle ou de luminosité autour de la structure.

13La fin du diagramme pollinique (R5) est marquée par une chute de la représentation de Quercus et l’expansion concomitante de Corylus, Carpinus et Fagus. Au début du XIX^e siècle, les salines de Dieuze cessent l’exploitation du massif du Römersberg et utilisent l’énergie fossile (charbon). La pratique sylvicole sur le massif passe ainsi d’une exploitation à courte rotation pour des besoins industriels à la constitution de réserves sur l’ensemble du massif (Degron, 1995). Le massif est rattaché après la guerre de 1870 à l’Office des Eaux et Forêts jusqu’à nos jours.

5- Conclusion

14Cette étude palynologique souligne, comme l’étude précédente réalisée à Assenoncourt (Ruffaldi et al., 2004), le potentiel exceptionnel des mardelles tourbeuses. La dilatation des séquences et la conservation optimale du matériel sporo-pollinique en font des archives paléo-environnementales incontournables dans ces zones de basse altitude où les zones tourbeuses font souvent défaut. Cette étude permet également de lier l’histoire écologique du massif du Römersberg aux phénomènes socioculturels régionaux. Ainsi cette zone actuellement forestière a subi la pression industrielle des salines et une utilisation en tant que terrains agricoles durant la période carolingienne (VIIIe siècle) et du haut Moyen Age (du XII^e à la fin du XIV^e siècle). Parallèlement, l’étude pollinique retranscrit l’évolution naturelle de la structure débutant par un système « lacustre » aux apports argileux allochtones lié à la pression agricole exercée sur les sols, puis d’un système tourbeux à sédimentation autochtone provenant de la végétation installée sur et autour de la structure.

15Les datations radiocarbone AMS des fonds sédimentaires des mardelles tourbeuses d’Assenoncourt et du Römersberg corroborent leur formation au cours de périodes proches (mérovingienne/carolingienne). Des datations radiocarbone, des études topographiques, palynologiques et sédimentaires sont actuellement en cours pour tenter de répondre à la question de l’origine de ces structures, qui forment aujourd’hui des niches écologiques si particulières.