摘要：为培养学生未来技能与终身学习能力,推进世界一流大学建设,新加坡国立大学基于问题式学习模式提出了"自行设计课程"计划。计划主要通过学生自我导向和自我调节进行课程模块的设计与评价,推进基于自主学习理念的线上学习和基于创新创业理念的跨学科学习。自行设计课程能有效帮助学生发展创造性思维,养成终身学习的习惯。在高等教育国际化大背景下,新加坡国立大学教学模式的改革对创新型人才的培育与学习型社会的构建都有重要的作用,对我国高等教育的改革与发展也有一定的启示和借鉴意义。

摘要：【目的】针对当前施肥控制系统适应性差、更换肥料种类需重新校准等问题,设计一种具有自适应标定功能的施肥控制系统。【方法】将容积密度引入常规标定公式,建立新型排量标定公式并进行试验验证。以肥料种类、排量为试验因素,排肥准确性、变异系数为试验指标,常规施肥控制系统为对照,对使用新型标定公式的自适应施肥控制系统的性能进行试验。【结果】新型排量关系公式决定系数为0.996,平均相对误差小于3.63%;使用该公式的自适应控制系统在2000~12000 g/min的目标排量下,球形颗粒肥料排肥速率相对误差最大为5.46%,变异系数小于3.54%。而常规施肥控制系统(使用复合肥进行标定),复合肥最大相对误差为4.92%,缓混肥最大相对误差为10.92%,过磷酸钙最大相对误差为50.11%。【结论】相较于常规施肥控制系统,该自适应施肥控制系统能够适应多种肥料,排量准确,有助于提升施肥机的作业效率和质量。

摘要：[目的]在有机无机混合肥料仿真试验中,传统参数标定方法待标定参数多,标定过程复杂。本文根据有机肥对无机肥颗粒黏附特性,提出一种新的离散元仿真接触参数标定方法。[方法]利用自由落体碰撞试验、静摩擦试验、滚动摩擦试验对复合小球和钢的接触参数进行校准;设计Plackett-Burmen Design试验、爬坡试验和Box-Behnken响应面试验,得到混合肥料接触模型最优参数,通过堆积角对比试验、有机肥和无机肥混合比例预测试验、撒肥盘颗粒分布对比试验验证最优参数。[结果]复合小球与钢的最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.323、0.776、0.255;有机肥肥料之间最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.40、0.70、0.14;有机肥与钢板之间的最优碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.44、0.70、0.15;Hertz-Mindlin with JKR模型参数为0.017。最优参数进行对比验证堆积角的相对误差为1.05%,最优参数能预测不同混合比例肥料的堆积角,撒肥盘抛撒试验列分布最大相对误差为35.95%,平均误差15.86%。[结论]试验结果验证了标定方法正确性,同时为后续有机肥-无机肥-机械互作系统研究提供依据。

摘要：致密储层水力压裂裂缝发育程度定量表征对致密储层压裂开发优化具有重要意义,关于复杂裂缝发育程度定量表征指标多忽略改造区内裂缝发育情况。提出新的复杂裂缝发育程度定量表征指标,即拟裂缝密度,并以HN油田AP区块为例,分析复杂裂缝发育程度影响因素,且将其运用于指导实际矿场井。研究发现,随着应力差增加,拟裂缝密度先增加后降低。储层渗透率增加,拟裂缝密度降低,且降低趋势由慢变快。在HN油田AP区块所受应力、天然裂缝发育情况下(应力差10 MPa,两组天然裂缝同时发育),当射孔角度为0°、压裂液黏度为0.4 mPa·s时,能够获得最佳的压裂改造效果。将以上参数优选结果运用于指导矿场实际APX直井压裂,APX直井产量递减趋势得到了有效缓解,且在压裂12个月有效期内增油量1900 t。

摘要：不断拓展的秸秆资源应用途径丰富了亚地块尺度下秸秆信息丰度的研究,但界定和表达亚地块尺度下秸秆信息丰度尚缺乏科学规范。本文以机收小麦原茬地的秸秆信息丰度为研究对象,设计系列指标(立茬与碎秸的质量分布、碎秸堆叠层数、立茬侧影覆盖度),分别探讨原位网格取样称草、平板匀铺图像处理、背景板图像处理、碎秸筛分、人工观察计数等手段与方法,进行原茬秸秆信息的指标化。将获取的多维秸秆信息进行归一化处理,并运用图像相似度分析法研究信息指标间的相关性。结果表明,本文提出的秸秆信息参数及测试方法增加了亚地块尺度下的秸秆信息丰度,秸秆信息图像间的相关分析也能反映出各指标间的内在联系。所得信息反映了收获机的留茬状态与碎草性能,碎秸质量集中分布在割幅中间区域。立茬质量分布受作物行间距影响,碎秸堆叠层数表达了机排草口的排草状况,立茬侧影覆盖度分布可反映收获机的留茬碾压破坏情况。秸秆信息指标间的相关分析表明,地表秸秆总质量与碎秸质量的相似度为0.89、与立茬质量相似度为0.43,碎秸质量与碎秸堆叠层数相似度为0.64,立茬质量与立茬侧影覆盖度相似度为0.48。本文界定的亚地块尺度下秸秆信息丰度及其参数化研究结果可为系统开展亚地块尺度下秸秆信息技术研发提供参考。

摘要：针对目前小麦种子尺寸小、形状不规则导致传统排种器存在漏充率高、充种合格率低等问题,设计了一种限制充种姿态-正负压式小麦精密排种器。排种器基于限制种子充种姿态的原理,增设弧形辅助充种板和搅种盘,使种子长轴与型孔长轴近似位于同一平面,在正负压良好充种的基础上获得更佳的单粒充种性能。通过对充种过程及种子田间分布情况的分析,计算确定排种器关键结构参数:型孔列数3列,每列型孔个数30个,型孔长度8 mm、宽度5 mm、深度3 mm;并采用EDEM软件进行仿真试验,确定了弧形辅助充种板的最优角度为5°。在此基础上,利用Design-Expert软件,以型孔轮转速、真空度、搅种盘转速为试验因素,以充种合格率、漏充率、重充率为评价指标,进行三因素三水平二次回归正交试验。通过构建回归方程及响应面数学模型,分析了各试验因素对排种器充种性能的影响,且对试验参数进行综合优化,确定最佳参数组合:型孔轮转速66.27 r/min、真空度3.52 kPa、搅种盘转速52.00 r/min,并进行试验验证,得到排种器充种合格率为92.70%,漏充率为3.47%,重充率为3.83%。该排种器满足小麦精密播种对排种器的性能要求。

摘要：分析秸秆土壤机具之间的交互关系,明确秸秆运动规律及分布效果,对秸秆管理及耕作机械优化设计具有重要的作用。为探究秸秆土壤旋耕机交互下的关键作业参数对秸秆位移和埋覆效果的影响,利用Design-Expert软件,根据BoxBehnken试验原理进行了室内土槽试验。以旋耕埋草作业中的秸秆长度、耕作深度、刀轴转速为影响因素,以秸秆位移和埋覆率为指标进行三因素三水平的二次回归正交试验。通过建立响应面数学模型,分析了各因素对旋耕埋草效果的影响。试验结果表明:影响秸秆埋覆率和位移的主次顺序为耕作深度、秸秆长度、刀轴转速;秸秆长度与耕作深度交互作用对秸秆埋覆率和位移影响显著,其余参数交互作用不显著。多目标优化结果表明:当秸秆长度为5 cm、耕作深度为14.99 cm、刀轴转速为320 r/min时,埋草效果最优,其对应指标秸秆埋覆率与位移分别为95.5%和27.6 cm。利用优化后的参数进行试验验证,秸秆埋覆率与位移分别为93.3%和28.1 cm。研究结果可为旋耕埋草作业参数调整提供参考,为秸秆土壤机具交互机理研究提供理论支撑。

摘要：传统的土壤压实风险评估方法是基于土壤的先期固结压力理论,以机械的接地压力与土壤先期固结压力间关系作为判断依据,缺少针对集约化稻作“湿耕烂种”等生产场景中由定量机械压实造成的土壤结构破坏程度的评价方法和依据。为研究适合中国稻作特色,可以定量预测机械压实危害程度的压实容重预测模型,该研究基于土壤的回弹指数和压缩指数推导出土壤压实容重预测模型,以适用于集约化生产条件下稻田土壤机械压实预测。采用调控原状土含水率的单轴压缩试验法分别构建了土壤初始容重、初始含水率与弹性压缩模量、塑性压缩模量和先期固结压力之间的传递函数,然后基于典型机型的田间原位平板下陷试验验证所建模型的可靠性和实用性。结果表明,基于单轴压缩试验法构建的各传递函数拟合决定系数大于0.95。将各传递函数模型所得的弹性压缩模量、塑性压缩模量和先期固结压力输入土壤压实容重模型预测的压实后的土壤容重与实测值的相对误差小于5%。可见,该研究设计的土壤压实预测模型能够准确量化受机械压实情况下土壤容重的变化量,而土壤传递函数法能为构建和应用区域性农业土壤的压实模型提供便利。研究可为集约化生产条件下稻作“湿耕烂种”等生产场景中由定量机械压实造成的土壤结构破坏程度评价提供可靠方法和依据。

摘要：田间原位不同深度入渗试验是表达土壤分层状态、展示土层物理分异以及定量土壤剖面水功能变化的关键。为了探究不同深度水稻土的入渗能力及保水作用,该研究以华东稻麦轮作区小农户长期机械化耕整模式下代表地块的土层分异为目标,设计田间原位不同深度入渗试验。在试验地块内开挖7个不同深度的入渗坑并在坑底进行入渗试验,然后渗透48 h分层测取土壤含水率,研究不同坑底深度(坑深)土壤的入渗能力和入渗后各土层含水率的变化。结果表明,不同深度入渗试验准确表达了不同坑深土壤的水分入渗及土层持水分异,同时也能清晰地鉴别出犁底层所在位置和厚度,犁底层始于15 cm深,且耕作层与犁底层分异明显,耕作层平均紧实度为1005.79 kPa,犁底层平均紧实度为1910.73 kPa;土壤剖面分析表明,耕作层土壤形态疏松,根系分布稠密,犁底层土壤容重大,孔隙度小,透水性差,心土层土壤铁锰斑点较多,结构性差;土壤入渗参数随坑深的增加而减少,其中0~15 cm坑深范围内平均的平均入渗速率和累计入渗量分别为>20~30 cm的17.04倍和18.06倍;通过对比初始含水率和渗透48 h后含水率,得到坑深在15 cm范围内的水分入渗深度均为距表土20cm,而大于15cm坑深的水分入渗深度均为坑深以下10cm;利用Horton、Kostiakov和Philip3个模型拟合不同坑深入渗,结果表明,Kostiakov模型的拟合参数与实际相符且R^(2)最高(0.98~0.99),均方根误差最小(0.01~0.77mm/min)。入渗参数与土壤容重、含水率、总孔隙度和田间持水量有极显著的相关性(P0.05)。该研究通过原位不同深度入渗试验,说明华东稻麦轮作区小农户生产模式下长期机械化耕作导致水稻土明显的分层和土壤水功能垂直分异,进而导致耕作层与耕作层以下土层表现出显著的入渗能力差异。研究可为稻麦轮作地区的机械耕作、灌溉等提供借鉴。

摘要：硅藻土常常呈现白色、黄色、黑色等颜色,其中以白色硅藻土较为特殊,遇水后其强度明显降低。为了掌握白色硅藻土的工程特性,必须研究白色硅藻土的微观结构特征。本文以白色硅藻土为研究对象,通过扫描电镜试验,以数值化的形式展现其孔隙特征,从微观角度分析白色硅藻土的整体形貌,同时对白色硅藻土的微观结构进行量化分析,通过二值化处理以及分形维数分析,对白色硅藻土土体孔隙的微观特征进行研究,结果表明:(1)白色硅藻土具有独特的无序排列的多孔结构,颗粒群间的聚集主要以堆积聚合排列的形式存在,其整体结构主要表现为分散结构,接触形式以面对面为主。(2)白色硅藻土微观费雷特直径分布结果表明其微观孔隙普遍较小,且孔径值大小呈现出无规律分布情况,随机性较强;孔隙结构处于不规则形状,呈现出细小孔隙形态。(3)白色硅藻土拥有较高的面孔隙度,在微观上表现为孔隙小、数量繁多以及结构复杂。(4)白色硅藻土具有较好的分形特性,在不同阈值下硅藻土的分形维数呈现出非线性减小的趋势,且阈值越大,分形维数降低的幅度越大;同时白色硅藻土的分形维数值较大,表明白色硅藻土微观表面孔隙结构单元数量较多,在宏观上表现出孔隙小,孔隙数量较多的特征。