小麦是我国重要的粮食作物之一,其种植区域分布广泛,产量位居粮食作物第二,保证其高产、稳产,对维护中国的粮食安全具有重要意义。目前小麦生产中存在的首要问题是播种质量差,由于排种器结构导致播种均匀性差,拥挤的小麦形成“疙瘩苗”,使小麦没有足够的生长空间,而漏播导致麦田出现缺苗断垄现象;小麦播种机现有传动机构导致播种机在秸秆还田条件下容易出现打滑现象,影响播种效果,且作业效率低,镇压效果差;目前的小麦排种器进行高速作业还会出现充种困难的问题。其次,黄淮海地区采用小麦-玉米一年两熟种植制度,小麦生产中由于冬前积温不足导致小麦分蘖不足,从而影响小麦亩穗数,限制了小麦产量的提高。再次,生产中存在农机农艺融合不充分的问题。通过对种子进行力学分析,对排种器进行了结构设计,应用EDEM离散元软件和Design-Expert 8.0.6软件进行了仿真试验,完成了差速充种沟式小麦排种器参数的优化。将优化后的差速充种沟式小麦单粒排种器进行了台架试验验证,试验结果表明,当转速为60r/min,弧形挡板固定在排种器端盖上,充种沟隔板间长度、充种沟宽度、充种沟高度分别为8.00、6.00、5.00mm,弧形挡板凸起斜度为42.68°时,粒距合格率为81.67%,重播率为12.50%,漏播率为5.83%,排种器排种均匀性变异系数为32.32%,结果与仿真试验结果一致。小麦密行播种机采用了创新研制的差速充种沟式小麦单粒排种器,该排种器利用差速原理提高了充种率,采用种沟内设置隔板实现了单粒排种。对采用该排种器的7.5cm行距小麦播种机进行田间试验,试验结果与仿真试验以及台架试验结果基本一致。小麦密行播种机可实现小麦定行距、定株距、定播深的精量播种,减少小麦苗期土壤水分蒸发,提高小麦冬前分蘖数,同样水肥条件下可实现增产效果。通过力学分析、结构分析等方法分别对整机结构、开沟装置、驱动装置以及对行镇压装置进行了设计、计算。试制完成的小麦密行播种机通过田间试验表明:7.5cm行距的小麦密行播种机在秸秆还田条件下具有良好的通过性;经田间试验测得粒距合格率、重播率、漏播率、合格粒距变异系数、播种深度合格率均符合标准。优化后的小麦密行播种机在保证作业质量的前提下,田间实测作业行驶速度可达8.46km/h,提高了播种效率。采用小麦密行种植技术,可实现冬前封垄,减少土壤水分蒸发,越冬后可以提高土壤含水率:7.5cm行距小麦地0～60cm 土壤含水率的平均值为9.12%,对照15 cm行距小麦地土壤含水率平均值为8.24%。通过随机抽取样点取样查苗可知,7.5cm行距种植小麦,可使小麦分蘖个数、次生根条数、干物质重以及产量的值均优于对照15cm行距小麦,经小麦田间实收测产结果表明:7.5cm行距较15cm行距小麦增产9.22%。文中通过多年多点对小麦密行播种机进行田间试验,统计增产量分布情况,初步探索了小麦密行播种机随经纬度变化的增产规律。文中针对小麦-玉米一年两熟区由于积温原因造成小麦冬前分蘖不足,进而影响产量的问题,提出并验证了小麦密行种植技术,从理论和实践上探索了小麦密行种植的增产机理,验证了“缩行均株”小麦播种技术可以充分发挥小麦个体生长优势,具有“以光补温”的理论效果。多年多点的田间试验证明小麦密行种植技术具有增加小麦冬前分蘖个数,提高产量的显著效果。针对小麦-玉米一年两熟制提出了“小麦8密1稀播种+玉米对行免耕播种”技术模式,通过利用导航技术可实现精准对行,既可以减少玉米播种作业时机具因破除根茬造成的多余动力损耗,又可以减少机具对土壤的扰动,对提高播种一致性和保持土壤水分有积极作用。通过田间试验结果表明:使用导航拖拉机、无人驾驶拖拉机进行田间对行播种的玉米播深一致性变异系数为7.26%。