古DNA技术在植物考古中的应用实例
古DNA技术引入植物考古领域在一定程度上弥补了该领域传统研究方法的不足，并为研究农业起源、农作物传播和维持生物多样性等问题提供新的依据。植物考古(palaeoethnobotany或archaeobotany)通过出土植物遗存研究古人如何管理、利用植物，揭示人与植物间互相影响、共同演化的动态关系。植物考古的研究对象包括以种子、叶片、根茎为代表的大植物遗存和以孢粉、淀粉粒、植硅体为代表的微体植物遗存。鉴定古代植物遗存的物种是推测生业活动中、遗址周边环境中植被的构成等考古学问题的基础，目前最普遍的方法是借助体视显微镜和扫描电镜等设备将古代植物与现代植物样本进行形态对比。但是，这种方法通常只能鉴定到植物的科或属层面，对于保存状况不佳或形态外观相近的物种鉴定的精准度较低，部分已灭绝的物种由于可供对比的现代植物标本缺失更是令植物考古学家们束手无策[1,2]。传统植物考古鉴定、研究方法的不足给认识古植物遗存带来了诸多限制，但随着DNA技术的发展，将前沿的高通量测序与传统形态学结合，不仅使精准的物种鉴定成为可能，在大数据和生物信息分析的加持下，考古学家更可以追溯植物驯化历史，这些研究成果对现代农业育种有广泛的应用价值。古DNA技术在考古学中的应用是指从古代生物样遗存获取基因序列，利用群体遗传学和生物信息等手段对数据进行分析处理，并结合考古文化背景对数据进行阐释。第一代测序技术的局限自1970年代末DNA测序技术问世到21世纪初，第一代测序技术占据了生物学和考古学领域相关研究的主流，该技术利用PCR(聚合酶链式反应)技术即对提取的基因片段进行扩增，并针对被扩增片段设计特异性引物和对应的反应程序，最后进行测序，并与已知物种的数据库进行比对。目前已发表的研究中多数研究对象是人和动物，虽然生物学家和考古学家对植物遗存的探索从未停止，但第一代测序技术在植物遗存的应用方面存在以下问题。● 古植物的基因片段短且高度破碎，尤其是考古遗址中最常见的炭化植物遗存，传统PCR难以对这种极短基因片段进行有效扩增[1,3]。● 第一代测序技术一次仅能针对单条基因序列，获取的遗传信息效率较低，得到的信息有限，对于小麦等基因组较长的植物难以完整利用所得的遗传信息。● 第一代测序技术需要对被研究样品有针对性地设计引物和反应程序，这要求研究者对该物种有充分的了解，然而目前研究人员对大量古代植物基因构成了解不够深入，故此前研究一直难以开展。不过，随着PCR的灵敏度和精度不断提高，近年来国外针对考古出土的麦类、水稻、高粱、玉米、棉花等作物的研究不断涌现。我国作为世界农业重要起源地之一也不遑多让，其中具代表性的是2010年吉林大学李春香博士对4000多年前新疆小河墓地的小麦和粟黍进行测序研究，结果表明，这里出土的小麦为六倍体面包小麦，很可能来自近东地区;出土的粟黍则与东亚来源的粟黍存在遗传关系。两条证据链的结合，呈现出古代西域作为东西方物种流通、饮食文化交流之地的缩影。高通量测序技术的应用前景高通量测序，又称下一代测序(next generation sequencing)、第二代测序，它的发明弥补了第一代测序技术的诸多不足。高通量测序技术整合使用全基因组打断建库和桥式PCR反应等技术，无须设计引物即可以同时处理数以万计的基因片段，使测序的时间和经济成本大大降低。针对高度破碎降解的植物遗存可以根据研究内容针对性“捕获”特定基因片段并进行富集，打破了此前对古植物遗存中基因含量和片段长度的限制。利用高通量测序技术不但可精确鉴定古植物物种，还可以进一步复原由于人类栽培筛选而改变的遗传基因，复原古代植被的基因多样性，为回答植物考古关心的农业起源等重大议题开辟新的途径，也对气候变化下的21世纪发展可持续现代农业和保障粮食安全提供指引。物种鉴定因为不同物种基因的独特性，植物考古中遇到形态相近的物种或由于保存状况不佳可用于鉴定的形态特征部位缺失的样品都有望得到更精确的鉴定。例如，长久以来困扰植物考古学家的硬质小麦(Triticum turgidum ssp. durum)和面包小麦(Triticum aestivum)，这两种小麦在没有麸皮的情况下仅凭种子外观形态难以区分。由于麸皮细小易碎难保存，考古出土的小麦通常是炭化的种子形态，使鉴定更具难度。基因测序技术从硬质小麦是四倍体(AABB)、面包小麦是六倍体(AABBDD)这一区分入手，将两者间不同的D基因确定为区分不同小麦品种的关键。利用DNA技术进行植物物种鉴定不局限于植物遗存本身，从古代人制造使用的物品或自然沉积物中也可以提取残存的植物DNA。2023年，英国牛津大学的生物学家和丹麦国家博物馆的考古研究人员合作，从距今约2900年的美索不达米亚楔形文字泥板中成功提取出封存的植物DNA。这块古老的泥板来自底格里斯河畔的Kalhu古城，泥板的原料取自河流沉积的淤泥，它如同时空胶囊一般保存了多达34种曾出现在古城居民生活中的植物，分属于伞形科、桦木科、十字花科、杜鹃花科、禾本科、壳斗科和杨柳科七个科。其中一些可能来自具有食用和药用价值的大麦、黑麦、胡萝卜、芹菜等植物，还有些可能来自栎树、柳树、橡树等古城周边的野生植被。泥板中提取的DNA浓度和内源性都较低，得益于高通量测序技术我们可以管中窥豹地瞥见数千年前美索不达米亚城市生活的一隅。农业起源在农业起源与发展的漫长过程中，人类根据偏好筛选作物的种子尺寸、落粒性、植株高度等性状，并在数千年的种植管理中逐渐改变了作物基因组中控制这些性状的位点。因此，揭秘古农作物完整基因图谱，寻找其中与驯化栽培相关的关键位点，可以揭示农业发展的演进过程[4,7]。高通量测序技术率先被应用在与人类关系密切的集中栽培作物中，现有较完整的基因组数据的包括大麦、小麦、水稻、棉花、玉米、大豆、甜菜、土豆、高粱、葡萄等，还有海量植物的基因图谱亟待探索。物种多样性与可持续农业在通过基因反向追溯作物驯化历程中，考古学家发现了一些与农作物亲缘关系相近的野生种和在现代农业中已被遗忘以及未被充分利用的栽培品种，它们被形象地称为“孤儿作物”(orphan crops)。现代农业高度依赖有限的作物品种，而利用野生种和“孤儿作物”的基因对丰富作物基因库，进而提高农业对气候变化的应对能力以及保障种子安全、粮食安全有重大的现实意义。以葡萄为例，葡萄作为一种食用鲜果和酿酒的重要原料，有6000余年的栽培历史，时至今日依然是重要的经济作物。虽然世界上葡萄属植物种类繁多，但根据联合国粮农组织数据显示，目前少数几种欧洲起源的葡萄品种占据了全球大多数的葡萄生产种植面积，气温和降水量的轻微变化就可能对葡萄种植业产生破坏性的影响。考古学家把目光投向葡萄栽培的可能起源地之一和葡萄酒贸易延续千年的环地中海地区，在对以色列Negev高原沙漠环境中出土的公元9世纪前后的葡萄籽进行研究后发现，这种葡萄耐旱，能适应复杂的沙漠环境，相关的基因能帮助改善现代葡萄品种。该地区出土的葡萄遗存基因多样性很高，由此推断千年前的葡萄园内很可能种植多个葡萄品种，通过不同品种的杂交以保障产量、调控果实的收获时间。DNA测序技术为植物考古学家提供了新的研究手段和宝贵信息，尤其是高通量测序技术，发展前景广阔，但实际应用中也面临植物基因本身特性和考古出土保存状态的诸多挑战。植物DNA特性的挑战首先，植物DNA易降解，相同保存状态下降解速度比古代人类DNA和动物DNA更快、片段更短，故提取、测序难度更大。其次，部分植物基因组总长度大，比如面包小麦，基因组长度是人类基因组的数倍，利用植物考古样品复原古代物种基因图谱难度大。最后，许多植物组织中存在多糖和多酚物质，这些物质会阻碍DNA的提取效果，故需要按物种具体分析设计实验，在前期处理过程中就要将其去除。考古发掘的挑战在世界大多数地区，考古出土的植物遗存以炭化为主，炭化过程中的高温对本就脆弱的植物DNA有很强的破坏性，即使采用前沿的高通量测序技术和针对性捕获扩增技术，实验的成功率依然较低。植物遗存在考古发掘、后期整理和实验室形态鉴定过程中难免暴露在外源性DNA的污染中，这就要求研究人员在样品采集阶段同时采集对照组排除来自周边环境的干扰因素，同时对提取基因损伤模式判断所得数据来源。DNA技术经过数十年更新迭代，目前通量大、速度快的高通量测序技术已成为世界基因研究领域的主流技术。这一技术的优势和应用潜力也愈加被考古学者们所重视，随着技术进步，测序成本逐步降低，有望在不久的将来能成为植物考古研究的常规研究手段之一。DNA技术在植物考古领域的应用机遇与挑战并存，国内外相关研究仍处于起步阶段，实现植物考古中基因研究结果的应用仍有很长的路要走，研究向纵深发展需要借助考古学、生物学、信息技术等多学科融合发展，期待未来有更多专家学者投入植物考古与基因研究的交叉研究领域。
阅读更多
江苏建设更大更智慧的农业种质资源综合基因库
2023年5月11日，在国新办举行的“权威部门话开局”系列主题新闻发布会上，国家发改委副主任、国家粮食和物资储备局局长丛亮介绍，我们有基础、有条件、有能力、有信心，始终把14亿多中国人的饭碗牢牢端在自己手上，把粮食安全的主动权牢牢掌握在自己手中。吃得饱还要吃得好，对于育种专家来说，用科技手段储好种、育好种，人们口中的粮食才能更香甜。日前，记者走进江苏的田间地头和“种子仓库”，探索种质资源的创新之路。 摸家底，让资源“起死回生” 育好一粒良种要花费多少工夫？省农科院助理研究员朱银介绍，江苏位于我国南北气候过渡地带，是我国作物种质资源比较丰富的地区之一。但近年来由于气候、耕作制度和农业经营方式的变化，部分地方品种逐渐消失。因此育种的基础，是对全省种质资源“摸清家底”。 近日，记者走进位于江苏省农业科学院的江苏农作物种质资源中期库。仓库大门缓缓打开，寒意扑面而来，一座824立方米的“大冰柜”赫然出现在眼前。朱银告诉记者，仓库内温度始终保持在-4℃，湿度保持在50%以下。种质资源样本即使存放超过15年，仍可健康发芽生长。 “仓库收集保存了农作物种质资源5.57万份，包括水稻、小麦、大麦、大豆、玉米、棉花、油菜、花生等54类资源，涉及14个科、56个属、96个种。”朱银告诉记者，许多资源样本甚至可以追溯到20世纪30年代，不乏古老地方品种、特色遗传材料和野生近缘种等。 “一种小而酸的紫红色桃子，在省内栽培了上百年，却一直备受冷落。而经过抢救性收集，如今已变成农业农村部2022年第一批农产品地理标志登记产品。”省农科院果树所桃资源专家严娟博士介绍，这种紫桃含有“花色素苷”，抗氧化功效比蓝莓更强，一度卖到脱销。同时，一批地方特色资源在抢救中“起死回生”，例如，柿树野生变种桂五野柿子、小果型花生八集小花生、“大紫红”莲藕等。 省农科院种质资源与生物技术研究所所长赵涵介绍，江苏省种质资源中期库保存的这些地方品种种质资源，蕴含了大量的优异基因和性状。在中期库的基础上，一座更为庞大、智慧的种质资源宝库——江苏省农业种质资源综合基因库正在建设中。综合基因库包括低温种质库、试管苗库、超低温库等七个部分，建成后将具备安全保存55万份生物资源样本的能力。 下苦功，为培育良种奋战 种质资源保存存量很多，但利用率还很低，这该怎么办？记者在调研中了解到，有了优质种子，不代表能在全省每一片土地上都种出优良的作物。省农科院副研究员任润生解释，在大量的优质种质资源中，真正具有突破性的、能大面积推广种植的仍较少，并且部分种质资源和其优异基因并未充分挖掘出来。 “一般情况下，抽样两三千份样本，从播种到插秧，到后期表型调查，需要待在田间地头两三个月。”任润生掀起袖子，胳膊上是近日在田间调查时留下的晒伤印记。 “在南京种的水稻和在连云港种的水稻，虽然品种一样，但表型不尽相同，这就需要解决江苏不同生态区优异种质资源的鉴定问题。”省农科院助理研究员唐伟杰认为，只有在该品种适合的区域内做精准鉴定，得出的实验结果才是最有价值的。 唐伟杰以一亩水稻举例说，要从种质资源中挖掘到一份好材料，仅完成精准鉴定就需要5年时间。对目前流行的养分高效、抗病性强、耐高温等性状进行鉴定，需要预先设置相应条件，一年鉴定数百份，而且要持续几年，然后再进行实验室鉴定，整个过程是一场“漫长的修行”。 强技术，为种业振兴提速种业振兴如何提速？大数据成为“智多星”。赵涵认为，需要把传统的育种技术与大数据结合，运用大数据、人工智能等前沿技术开展重要基因的调查和分析，获得一批品质性状优异、抗病性强的基因，为种业振兴提供基因资源。如今，智慧育种、构建数字化育种平台，成为突破育种技术瓶颈的利器。 如果说传统育种技术相当于“蒸汽机车”时代，全基因组选择技术则将生物育种技术进化到了“高铁”时代。省农科院研究员张体付告诉记者，全基因组选择技术是一种高精尖育种技术，能够从基因本质上区分优秀个体，比如将全基因选择技术应用于玉米育种，可以保证在缩减20%的试验规模时，保留93%的晋级品种。 “深藏闺中”的种质资源，何时才能重见天日？他提到，要促进各方资源共享，就必须解决好种质资源的知识产权保护问题，探索建立包括专利、商标、版权、地理标志等在内的“联动维权”服务体系，“打消种质资源共享的顾虑”。
阅读更多
“AI+农机”，如何铸造未来农业“新引擎”
“很多年轻人不知道，过去在农村一个人一头牛，一天能耕几亩地？”中国工程院院士罗锡文略显激动地竖起两根手指，“两亩。而现在，如果我们的农民能用上无人驾驶旱旋耕机，哪怕每天只让机器工作10小时，也能自行耕种200亩土地。”这是4月28日，在江苏大学举行的2025耒耜会议上的一幕。同样在这场行业高峰论坛现场，江苏大学农业工程学院副院长刘继展发出“灵魂之问”：“如今很多农民60岁都算‘年轻人’，普遍70岁以上还在从事农业生产，如果仍按传统方式耕作，如何满足发展需求？”耒耜，中国古代对农具的统称，在大会现场成为农机装备的代名词。“我们举办耒耜会议，共同围绕‘AI赋能农业新质生产力’深入讨论，就是贯彻农业强国部署要求，补足农机装备产业发展短板弱项的重要举措。”江苏大学党委书记李洪波面向来自86所高校院所的院士、专家及36家企业负责人在内的300余位嘉宾表示。现实迫切性，催生农机转型。农机装备更新呼唤AI元素融入，当前已成行业共识，背后的现实迫切性不言而喻。“举个简单的例子，棉花打顶。”刘继展介绍，棉花种植有道“打顶”工序，要把棉花顶上的芽剪除，促进侧枝发育，提高产量。但修剪过程并不容易，直至目前仍以人力为主，即便能用传统机械辅助，劳作强度依旧很高。中国工程院院士赵春江也注意到，农机如不发展，很可能制约农业进步，“伴随农村人口转移、劳动力减少和老龄化问题，农业机器人的重要性愈发凸显。”“不知道在江苏请一名经验成熟的农机手要多少钱？”罗锡文现场提问。老专家停顿数秒，放慢语速继续说到，在广东，农忙时一名熟练的驾驶员一天工资500元，“大家想想，普通农民种一亩地收入多少钱？让他们花500元钱雇一个人干一天活，真的请不起。”在劳动力成本上涨、人手减少的情况下，农机装备已被时代推到台前，加速迭代升级成为产业发展的必选项。事实上，国家也在加快部署。3月28日，国务院常务会议指出，农机装备发展要坚持面向农业需求、聚焦重点领域，从突破基础技术、完善创新体系、培育优质企业、打造产业集群等方面综合施策，加快标志性产品研制和关键核心技术攻关。既如此，怎样让农机“聪明”起来？“我们一直说‘智慧农业’，但找了很久都没查到明确概念，于是总结了一段话。”罗锡文阐释，智慧农业是生物技术、信息技术、人工智能、大数据和智能装备等先进技术深度融合形成的集数字化感知、智能化决策、精准化作业和智慧化管理于一体的全新农业生产经营方式。通俗来讲，就是要让传统农机从纯粹的机器变得“像个人”，甚至能代替人类识别和研判基础信息。在这样的期待下，科研端和生产示范端已有具象化的转变——清晨的农场，搭载多光谱相机的无人机从麦田上方掠过，AI系统随即弹出预警信息：提防条锈病早期感染。正午的大田里，一辆无人运粮车紧紧跟随着一部无人收割机。两台农机以位置误差均小于5厘米的间距同速行进，使得水稻一经收割便被悉数装入运粮车的车斗。当感知车斗盛满后，“机智”的运粮车还能自动导航至指定地点“卸货”，随后再返回收割机旁作业。传统植保领域也是如此。中国工程院院士陈剑平手指会场屏幕：“人工智能已开始重塑国内植保体系，并在有害生物监测及迁飞预警、农药创新研制、绿色防控技术、智能植保装备等领域裂变出广泛的应用场景。”“虽有迫切的现实诉求，但令人振奋的是，农业机器人正逐步由科研示范向农业自主作业过渡。”赵春江说。技术虽有进步，压力也不小。5月的大棚里，一台全自动无人作业机械臂正在采摘高架草莓。若是切换至这台机械臂的“视角”，不难发现“视野”里每颗草莓都有一块独立的跟踪成像区域，一旦对焦，机械臂就会调取芯片数据库中的图像进行比对，只要判定果实成熟，机械爪随即跟上，执行摘果指令。“AI加持下，农机应该更为灵巧。”刘继展直言，这种改变不仅是把人工智能的语音交互和数据读取“移花接木”到传统农机上，更要全面赋予农机“新面貌”。为此，刘继展团队将目光锁定在猕猴桃采摘上。“中国是全球猕猴桃种植面积最大的国家，总种植面积超过300万亩。猕猴桃成熟后采摘作业如不及时，会导致果实品质下降、市场窗口期减少并对树体健康造成损害，进而影响整条产业链。”团队成员告诉记者，据初步统计，每年因采摘不及时导致的猕猴桃果实损失超过20亿元。正是基于这一背景，团队2022年开始立项，2023年6月搭建了第一台采摘样机并于当年8月进行测试。去年6月，又开始进行二代机研发，最终实现了从单臂独立采摘“每小时1000克”向多臂联合采摘“每小时3200克”跨越，并做到夜间采摘和自主行走一键作业。“集成并发展相关AI技术后，我们迎来了里程碑式的提升。但也应看到，按照国内种植面积估算，大约需要10万台这样的机器人才能满足采摘需要。”刘继展说。技术虽有进步，挑战仍然巨大。不只量产和普及有难度，部分关键核心技术与数据互联也面临破局的需要。“复杂环境里机器感知不精准、机械臂‘手—眼—脚—脑’协调难、末端执行器不灵巧等，都是眼下要攻关的难题。”赵春江说，例如不同果实的耐压特性如何区分，抓取时该用多大力道；起风时，如何追踪动态的果实；对于果梗缠绕的草莓，怎样精准选取成熟的采摘，而不伤及发育中的藤蔓……“难点很多，单就采摘过程中‘触觉反馈’这一条，都有可能进行上百次实验。”上海交通大学机械与动力工程学院教授贡亮感同身受。他曾带领团队在2018至2022年间研发过一款农业人形机器人，虽在巡检和果实采摘过程中能够应对大多数情况，可一旦遇到三至四颗大果番茄长得十分紧凑，机器人的采摘顺序和动作就会走形。真正理想的技术状态是什么？贡亮描绘出一幅景象：如果农业机器人有双臂，能够把叶片等遮蔽物拨开，再去采摘原先被覆盖的果实，就能把采摘成功率从依靠机械臂作业的40%推高一倍。“但这并不容易。”贡亮笑笑，在他看来，一般机械臂进入市场“还稍快些”，至于人形机器人，预计还要4—5年才能进入示范应用阶段，走进普通农户家会更久。“关注这些的时候也别忽视农机数据存在的问题。”陈剑平提醒，各种农机装备眼下的数据兼容互通还不够，彼此数据格式和标准不统一的现象常在，造成这些农机无法接入同一张物联网内，影响农业生产。“一机多用”，一定是未来方向，纵使前路漫漫，农机装备转型已收获良好开局。华南农业大学工程学院院长李君分析，得益于绿色能源、智能协同与数智制造等技术融合，农用无人机已不再是功能单一的作业工具，而是引发技术创新链、农业价值链和低空产业链深度重构的关键因子。在李君眼里，未来农用无人机能干的事远比工业无人机多，“因为农机装备的作业对象是有生命的庄稼作物，所以将来农用无人机要能和田里的庄稼作物‘对话’，感知作物的生长需求。”让农机和作物对话，这个听上去十分理想化的追求，李君笃定就是未来的方向。“通过多源数据了解作物需求，继而开出具体处方。”他语速飞快地解释着，例如通过无人机镜头收集作物叶片生长的影像，并和后台历史数据与各类作物性状图片比对分析，便可获悉作物是否缺水、缺肥，以及对病虫害防治还有哪些诉求。“借助AI技术的突破，当前农机装备已能开展巡检、施肥、除草、喷药、采摘、剪枝、疏花、移栽等工作，但这些主要还是依靠专用机器人操作。放眼未来20年，通用机器人‘一机多用’，一定会成为农机装备重要的迭代方向。”赵春江预测。贡亮也深以为然。“农业耕作场景下，不论巷道宽窄，还是作物培养的株高，抑或采摘作业面，都是按照人类体格进行设计。因此，一旦具有相同体格的人形机器人进入相关场景，就能很快实现对人的替代和无缝切换。”贡亮说。2022年，当贡亮团队研制出的人形机器人被“实验性”地投放到山东一家农业公司后，他欣喜地发现，仅一台人形机器人便能完成三到五人的采摘量，“伴随技术进步，相信效率还会提升，以后谁来种地，不就有解了吗？”论坛最后，一位专家在会场屏幕上展示了一幅由ChatGPT生成的未来农业想象图。图片中，迎着太阳升起的方向，人形机器人正在一望无垠的农场上巡检、护苗、喷药，无人化的农机则伴行左右，负责除草和施肥。田里绿油油的作物，蕴含着无限生机。
阅读更多
人文学院中原农业文化遗产数智应用实验室参与黄河流域农耕文化虚...
近日，新乡学院中原农业文化遗产数智应用实验室参与设计的黄河流域传统作物逆境培育虚拟仿真展示平台项目上线，项目利用3D技术复原了传统黄河农耕场景，这不仅为农业文化遗产的数字化保护提供了新的技术路径，也为公众深入了解中国传统农耕文化提供了生动的视觉体验。新乡学院一直致力于推动地方文化传承与创新。中原农业文化遗产数智应用实验室的成立，正是学校响应国家号召，践行高校责任的具体体现。实验室自成立以来，便致力于运用现代科技手段，对中原地区丰富的农业文化遗产进行挖掘、保护与传承。该项目通过高精度的3D建模技术，结合历史文献和考古资料，精准还原了黄河沿岸传统农耕的典型场景，包括农田开垦、播种、灌溉、收割等环节，使观众能够身临其境地体验古代农民的劳作过程，感受黄河农耕文化的独特魅力。此次3D技术复原传统黄河农耕场景的项目，是实验室在农业历史虚拟仿真领域的一次重要尝试。项目团队通过深入调研和资料收集，掌握了大量关于黄河农耕文化的第一手资料。在此基础上，他们利用先进的3D建模技术，将传统黄河农耕场景进行数字化复原，使观众能够身临其境地感受到古代农耕文化的魅力。复原场景不仅包括了传统的农耕工具、农作物种植过程，还融入了黄河地区的自然风貌和人文景观。通过3D技术的呈现，观众可以清晰地看到农民们如何耕作、灌溉、收割，以及他们如何在黄河的滋养下繁衍生息。这一场景不仅还原了古代农耕生活的真实面貌，也为现代人提供了一个了解历史、感受文化的窗口。新乡学院中原农业文化遗产数智应用实验室，专注于为农业历史研究提供新的方法和手段，也为农业文化遗产的保护与传承提供了新的思路。通过数字化复原，可以将传统农耕文化以更加生动、直观的方式呈现给公众，从而激发更多人对传统文化的兴趣和热爱。近期新乡学院中原农业文化遗产数智应用实验室将继续深化与国内外相关机构的合作与交流，共同推动农业文化遗产保护与传承事业的发展。同时，实验室还将积极探索更多创新性的技术手段和方法，为农业历史研究和文化传承贡献更多的智慧和力量。
阅读更多
“农用坦克1#”无人驾驶平台发布 为山地农业机械化转型提供新...
4月25日，“农用坦克1#”无人驾驶平台近日在重庆现代农业高科技园区发布。这款智能农机装备由重庆市农业科学院信息所自主研发，采用全地形自适应行走、多模动力协同输出等创新设计，为丘陵山地农业机械化转型提供了全新解决方案。“重庆作为山地农业的典型代表，土地坡度大、地块零碎、土壤黏重。”重庆市农科院信息所所长、研究员周蕊说，这对无人农机的作业精度、续航能力、适配马力都提出较高要求。该平台首创“AI地形响应动态系统”，融合5G通信、北斗导航与RTK定位技术，实现农田厘米级三维坐标实时采集。系统可自动识别作业边界、障碍物及特殊区域，生成动态避障路径。在重庆现代农业高科技园区柑橘基地展示现场，只见技术人员在电脑上设置路线后，“农用坦克1#”就自主沿着规划路线平稳行驶，即便在狭窄的田间道路上，也能平稳地完成小半径转向和原地掉头。平台尾部加挂旋耕机具后，还可高效率完成耕地作业。“这得益于我们独创的履带式通用底盘，它采用了单边动力耦合技术。在该技术的加持下，无人作业平台的左右半轴可独立正反转，在2米宽的梯田上实现原地转向。”重庆市农科院工程师张先锋说，重负荷工况下，“农用坦克1#”单边履带最大可分配动力超40%，可轻松应对黏重土壤等复杂环境。为给山地农机提供充足动力，“农用坦克1#”配备了行业首创的PHEV变速箱。这使得“农用坦克1#”既能借助电力传动实现精准智能化控制，为升级无人驾驶提供基础条件，又能充分利用发动机大马力、长续航的优点，保障农业生产效率。目前，“农用坦克1#”已取得两项动力系统发明专利，核心技术完全自主可控。作为一台无人驾驶多功能作业平台，“农用坦克1#”动力输出端口适配旋耕机、播种机、施药机等多种作业机具，做到“一平台、真通用”，满足全地形多样化的农业生产需求。“我们还构建了‘双端互联’远程控制系统。农户通过手机或电脑即可查看农田数字孪生地图，实时调整作业路径与农机参数。”张先锋说，该机器可满足农忙时“人歇机不歇”的作业需要。
阅读更多