马铃薯是中国第四大粮食作物,对保障国家粮食生产安全,实现农民增收和农业增效具有重要战略意义。马铃薯精量播种技术是根据农艺种植要求,利用播种机具将种薯精准定量的播至土壤预定位置中的先进技术。精量播种机性能直接影响其播种作业质量与效率,对推动马铃薯精量播种技术,提高机械化马铃薯种植水平具有重要意义。针对目前普遍采用的马铃薯机械式播种机所存在播种质量差,性能稳定性差,适播范围小,且难以适应高速作业等问题,本研究通过查阅国内外精量播种机具研究现状,根据北方一作区马铃薯播种农艺要求,以突破马铃薯精量播种机具关键核心问题为出发点,将理论分析、虚拟仿真、台架性能试验及整机集成试制等多种方法手段相结合,开展气力式马铃薯精量播种关键装置作业机理与参数优化研究,旨在为马铃薯播种机具及其关键部件创新研发提供理论支撑和技术参考。主要内容如下:（1）北方一作区典型马铃薯种薯物料特性测定:选取北方一作区种植的典型马铃薯种薯为研究对象,测定了马铃薯种薯的几何尺寸、含水率、质量、密度、容积密度、静摩擦角及休止角等基础物料参数。整薯平均密度为1.12×103kg/·m3,平均容积密度为0.532×103 kg/m3;马铃薯种薯的平均含水率为75.4%,平均静摩擦角为32.4°、平均滑动摩擦角为30.8°、休止角在29°～32°;为后续播种机关键部件的结构参数优化设计及虚拟仿真提供了基础数据与可靠参考。（2）排薯器负压取种及正压排种作业机理分析:提出了基于负压取种和正压零速排种的马铃薯精量播种新方法,揭示了马铃薯播种机排薯机构稳定运移气力充种机理,解析了多臂均布式排薯负压取种和正压排种的作业原理;研制了以分体锥面紧密配合无液体润滑的气室结构、整薯与切块薯通用部件取种勺,取种勺及勺室间管以18°间角均布于气室圆周的新型排薯器;确定了适用于机械化播种的负压取种参数,对于常规薯,种薯规格范围为30～60 g/块,种面高度150 mm,排薯器的取种负压为-10 k Pa时,取种勺能良好的吸取取种区的种薯;对于微型薯,排薯器取种负压在-3 k Pa时,试验台试验播种性能良好,合理排种角范围为44°～75°,有效提高了播种机作业质量与适播范围。（3）气力式马铃薯精量播种机风机流场仿真与分析:改进了马铃薯播种专用高速离心风机,探明马铃薯气力播种最佳临界条件,确定了叶片外径为750 mm,进出口安装角均为90°的形式,增加了风机工作效率和有效压力范围;建立风机气流场动力学模型,结合流体力学软件Fluent进行虚拟仿真研究,最终确定影响风机压力性能的主要因素为蜗舌顶端与叶轮外圆周的间隙、蜗舌顶端的圆弧半径和转速;在蜗舌半径为28 mm,蜗舌顶端与叶轮外圆周间隙为80 mm,转速为2500 r/min时,风机压力为-10.6 k Pa,满足气力式马铃薯精量播种机作业要求。（4）气力式马铃薯精量播种机集成设计及性能试验研究:将农机与农艺相结合,针对北方一作区马铃薯机械化种植关键问题,配置了机架总成、传动系统、施肥系统、开沟系统、播种系统、覆土总成、镇压总成等关键部件,集成设计了可一次性完成开沟施肥、精量播种、覆土镇压等多项作业的气力式马铃薯精量播种机。选取尤金、中薯5号、夏波蒂三种常规薯和微型薯为试验材料,对播种机作业质量及性能进行田间试验,试验结果表明,气力式马铃薯播种机在播种常规种薯和微型薯时,最高作业速度达到10.1km/h,其漏播率为1.86%和1.40%、重播率为1.56%和1.78%,株距变异系数为3.6%与2.8%,满足马铃薯播种作业要求。