An interdisciplinary tillage erosion experiment: establishing a field in grassland with reconstructed ard plough of the Bronze Age-Iron Age

• J. Pavelka ^[1] ; A. Smetanová ^{[2] [3]} ; J. Rejman ^[4] ; P. Kováčik ^{[1] [5]}
  1. [1] Silesian University in Opava

     Silesian University in Opava

     Chequia

     
  2. [2] Technical University of Berlin

     Technical University of Berlin

     Berlin, Stadt, Alemania

     
  3. [3] Laboratory HydroSciences Montpellier

     Laboratory HydroSciences Montpellier

     Arrondissement of Montpellier, Francia

     
  4. [4] Polish Academy of Sciences

     Polish Academy of Sciences

     Warszawa, Polonia

     
  5. [5] Archeologické Centrum Olomouc

     Archeologické Centrum Olomouc

     Chequia

     

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• Localización: Cuadernos de investigación geográfica: Geographical Research Letters, ISSN-e 1697-9540, ISSN 0211-6820, Vol. 43, Nº 1, 2017, págs. 101-118
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Un experimento interdisciplinar sobre erosión por laboreo: la roturación de praderas con arados reconstruidos de la Edad de Bronce y Hierro
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    A pesar del reconocido papel de la erosión por laboreo en la evolución de las formas del paisaje, las investigaciones que documenten sus efectos en la Prehistoria son escasas. Presentamos un experimento geomorfológico y arqueológico interdisciplinar basado en la reconstrucción de utensilios y técnicas de laboreo de la Edad del Bronce y Hierro con el fin de medir la erosión por laboreo durante la roturación de prados permanentes. Tres arados de madera fueron reconstruidos según hallazgos arqueológicos. La efectividad de los arados fue examinada en un experimento de laboreo cruzado, definido por un trazado perpendicular a la pendiente principal (6.5-9.7%) y un segundo trazado paralelo a la pendiente principal, en una divisoria con prados (vegetación herbácea de 0.2 m de altura y una cubierta > 90%). El arado estándar fue el más efectivo, con una profundidad de laboreo de ~0.12 m, una velocidad media de 3.8 km h-1 y una distancia media entre surcos de 0.20-0.25 m. Solamente el 13% de los 264 trazadores colocados en 6 transectos fueron desplazados, y el desplazamiento medio paralelo a la pendiente principal fue 0.04±0.17 m. El laboreo siguiendo las curvas de nivel, perpendicular a la pendiente principal, creó surcos en forma de V o U con profundidades medias de 0.1-0.12 m, anchuras medias de 0.05-0.1 m, e incisiones por debajo de la zona radicular del suelo. Sólo el suelo en contacto directo con el arado fue desplazado, con una distancia media de desplazamiento de 0.06 ± 0.2 m en paralelo y 0.06 ± 0.3 m en la perpendicular a la pendiente principal. Durante el laboreo paralelo a la pendiente principal, se crearon terrones de suelo de dimensiones ~0.20 x 0.25 x 0.10 m, ligeramente alterados y volcados los unos sobre los otros. Los trazadores se movieron dentro de los surcos y junto con los terrones de suelo. El suelo suelto, a modo de un lecho de siembra, no quedó cubierto por los terrones del suelo. El desplazamiento medio durante el segundo pase fue de 0.03 ± 0.19 m en paralelo y 0.00 ± 0.15 m en perpendicular a la ladera principal. El desplazamiento debido al laboreo cruzado con arado de madera en prados permanentes fue inferior al medido en estudios previos en campos de cultivo con arados de metal utilizando animales. No se encontró ninguna relación entre el desplazamiento del suelo y la pendiente. La cobertura vegetal y la estructura de las raíces tuvieron influencia en la penetración del arado en el suelo, su movimiento en el suelo y el desplazamiento de los trazadores entre las raíces. El laboreo cruzado con un arado de madera se mostró insuficiente para la preparación de un lecho de siembra. En la Edad del Bronce-Hierro, el pastoreo o la utilización del fuego, seguidos de un laboreo recurrente con arado o con azada para destruir los terrones del suelo, tuvieron que ser necesarios para roturar nuevos campos de cultivo en prados permanentes.

  • English

    Despite recognising the role of tillage erosion in landforms evolution, little research has documented its effects in prehistoric times. Herein, an interdisciplinary archaeological-geomorphological experiment with reconstructed tillage tools and management was conducted in order to measure tillage erosion when a new field in grasslands was established in the Bronze Age-Iron Age. Three wooden ards were reconstructed based on archaeological findings. They were tested in a cross-tillage experiment, consisting of a tillage pass perpendicular to the primary slope (6.5-9.7%), and a second tillage pass parallel to the primary slope of a convex-convex ridge with mowed grass (0.2 m high, vegetation cover >90%). The standard sole ard proved to be the most effective, with a mean tillage depth of ~0.12 m, a mean tillage speed of 3.8 km h-1, and a mean distance between furrows of 0.20-0.25 m. Only 13% of the 264 tracers placed on 6 transects were displaced, and the mean tracers displacement parallel to the primary slope was 0.04 ± 0.17 m. Contour tillage perpendicular to primary slope created V or U shaped furrows with a mean depth of 0.1-0.12 m, a mean width of 0.05-0.1 m, and incision under the main root zone. Only soil in direct contact with the ard was displaced, with a mean translocation distance of 0.06 ± 0.2 m parallel and 0.06 ± 0.3 m perpendicular to the primary slope. During tillage parallel to slope, soil clods of ~0.20 x 0.25 x 0.10 m were created and slightly disturbed or turned over one another. The tracers moved within the furrows and with the soil clods. Loose soil, resembling a seedbed, was not covered by soil clods. Mean displacement during the second pass was 0.03 ± 0.19 m parallel and 0.00 ± 0.15 m perpendicular to primary slope. The displacement from cross-tillage with a wooden ard in permanent grasslands was lower than many previously measured values of traditional animal-powered metal ploughs in permanent fields. No relationship between mean soil displacement and slope gradient was found. Dense vegetation and root structure influenced ard soil-penetration, its movement within the soil, and the displacement of tracers packed between the roots. Cross-tillage with a wooden ard proved to be insufficient for seedbed preparation. The results suggest that grazing or fire management, followed by repeated tillage with ard or hoe in order to destroy soil clods were necessary to establish a new field in grasslands during the Bronze Age-Iron Age.