省工、高产、高效是当前我国水稻生产发展的必然趋势，水稻机械直播是解决这一问题的重要技术途径之一。目前我国水稻生产面积50％以上为杂交稻，为满足其高产群体结构的要求，其直播时每穴粒数仅要求2～3粒。由于谷粒细长，球度小，芽种形状不规则、芽种尺寸差异显著、芽根细弱纠结、流动困难等原因，致使现有机械播种技术难以准确控制穴粒数进而造成播种量偏大，不仅浪费种子，而且增加后期农艺管理成本。因此，开展杂交水稻芽种精量播种技术研究已成为当前水稻生产之亟需。　　 本文针对杂交稻大田精量穴直播实际生产需要，提出了一种可同时吸附多粒水稻种子、并可使其在田间成穴分布的新型气力精量穴播技术，采用理论与试验相结合的方法，以排种器排种精确度为性能评价指标，对该技术核心工作部件--气力式精量穴播排种器进行了研究。主要研究结果如下。　　 1)首次研究了在不同精量穴播条件下播量对水稻生产的影响。选取培杂泰丰(超级杂交稻)、玉香油占(超级常规稻)两个水稻品种，在0.20m×0.20m的栽培密度条件下，按照1～6粒/穴的不同播量种植。结果表明培杂泰丰穴播量4～5粒和玉香油占穴播量5～6粒有利于获得高产。说明针对不同品种，在保证田间成穴率的前提下，准确控制每穴播种量，可在保证产量的同时，减少用种量和用种成本。该研究为水稻精量穴直播关键技术参数穴播量的优化提供了重要的农艺依据。　　 2)对群布小孔新型垂直圆盘式气力排种器的吸附机理进行了理论研究。首次建立了群布小孔气吸式排种器的吸种概率模型、群布小孔擭种模型和群布小孔吸附模型，阐明了群布小孔对种子的吸附是以单一小孔吸附为基础的条件概率；群布小孔对种子的定量分离分为擭取和吸附两个过程；对吸孔吸附能力与吸气负压、孔径、种子到吸孔之间的距离、种子形状、流动特性和排种器运动参数等因素间的动力学关系进行了理论分析，首次提出了气吸式排种器从种子群中分离擭取种子的最小负压理论计算公式。　　 3)首次分析了种子在气力式精量穴播排种器中的直立、倾斜和横卧等三种吸附状态，提出种子横卧吸附是最为有利的吸附方式。首次对水稻气力式精量穴播排种器结构与排种器排种性能间的关联关系进行了理论分析，提出了主要参数的理论设计依据，并依此确定了排种器主要形状和结构参数，如吸孔形状、吸孔分布形式以及吸孔组数等。　　 4)利用FLUENT软件对水稻气力式排种器多孔气流场进行了分析，结果表明：随吸孔直径的增加，吸孔附近的气流作用范围明显增加，离吸孔相同距离处的气流速度明显增加，对种子的吸附作用显著增强；吸孔倒角引起的吸孔漏气显著超过不倒角吸孔，从而说明，对细长型水稻种子为实现精量吸附，吸孔不宜倒角；吸孔之间的距离对吸孔的吸附能力有影响；吸孔背面倒角有利于减少吸孔间的涡流损失；对排种器进行的三维气流场分析表明，各组吸孔间吸附能力差别不明显，充种腔吸孔附近气流压强和流速变化梯度大，随离吸孔距离增加，吸孔吸附能力显著下降。　　 5)进行了水稻气力式精量穴播排种器台架试验，研究了负压、转速、孔径、清种装置、搅种装置等因素对滇瑞408、鄂粳杂3号、盐丰47号、培杂泰丰和Y两优1号种子的吸附规律。试验结果表明：群布小孔对种子的吸附近似正态分布形式；具有群布小孔的吸种盘对不同种子的平均穴吸附量与吸气负压呈负指数关系，其吸附能力随负压增加而增加，但逐步趋于饱和；随负压上升吸孔数量为3个的群布小孔的3粒/穴率先上升后趋于下降，表明吸附精度不随负压增加而增加；吸孔直径对吸附能力影响显著。　　 以培杂泰丰为对象进行的负压、孔径与清种装置间的正交试验表明：负压、孔径以及清种装置对漏吸率(≤2粒/穴率)和重吸率(≥5粒/穴率)的作用效果相反；负压与转速间的正交试验表明，在较低转速(≤25rpm)和较低负压(≤2.4kPa，)范围内，负压和转速对排种器排种性能影响明显，随转速增加，吸孔吸附能力下降；当负压≥2.4kPa，转速≥25rpm时，负压和速度对吸孔吸附能力的影响均趋于缓和。　　 进行了水稻气力式排种器高速摄影观察与分析试验研究，观察并验证了搅种齿对种子的助吸作用。直线型和导向型两种搅种齿均对能水稻种子产生推送、支撑作用，对于籼稻，以导向型搅种齿较优；对于粳稻，则应选用直线型。　　 采用四因素五水平二次正交旋转组合试验设计方法，进行了直线型搅种齿对水稻气力式精量穴播排种器排种性能影响的优化试验，并建立了不同穴粒数的回归模型，经检验均显著。根据≤2粒/穴率最低和3粒/穴率+4粒/穴率最高的性能评价指标，确定水稻气力式精量穴播排种器播种粳稻的最优条件为：负压2.4kPa，吸种盘转速30rpm，直线型搅种齿高3mm，长15mm，离吸孔边沿距离8mm，吸孔间距6.5mm，1个1.5mm的清种指，位于内侧两孔之间。以含水率为21.79％的盐丰47号破胸芽种进行了验证试验，实际播种3粒/穴率+4粒/穴率为77.28％，3粒/穴率为40.28％，4粒/穴率为37.00％，≤2粒/穴率为3.04％，≥5粒/穴率为19.67％，无空穴；回归模型计算结果为3粒/穴率+4粒/穴率为75.05％，3粒/穴率为38.71％，4粒/穴率为37.76％，≤2粒/穴率为1.12％，≥5粒/穴率为23.37％；两结果接近，表明所建立的回归模型符合实际情况，可以用来预测排种效果，根据模型优化的结构和运动参数正确。　　 对搅种齿开度以及搅种齿与吸种盘吸孔间的组合关系进行了对比优化试验，确定了适于籼稻播种的气力式精量穴播排种器较优结构方案：两搅种齿间夹角为60°，内侧夹角垂直吸种盘回转半径方向布置；吸孔直径1.6mm。　　 对种子层厚度、吸气负压和转速对排种性能影响进行了三因素三水平正交试验，结果表明三者均对排种性能有影响，根据极差分析结果，确定适合大田的播种条件为：种子层厚度25mm，吸气负压2.6kPa，吸种盘回转速度30rpm。以含水率为23.93％的Y两优1号破胸芽种进行了验证试验，其中≤2粒/穴率16.41％，3粒/穴率+4粒/穴率为63.24％，≥5粒/穴率为20.35％，2～5粒/穴率为92.12％，无空穴。　　 进行了模拟播种出苗室内台架试验。在种子层厚度25mm，以含水率分别为23.43％和26.07％的培杂泰丰破胸芽种为对象的条件下，播种结果为：≤2粒/穴率分别为11.82％和11.95％；3粒/穴率+4粒/穴率分别为64.81％和65.84％；2～5粒/穴率分别为92.08％和92.60％，无空穴。按照出苗率80％模拟田间出苗结果为；平均每穴实际苗数为3.0苗和2.961苗，空穴率分别为1.33％和0.80％，其中3～4苗/穴率分别为56.13％和54.40％，≥5苗/穴粒为10.67％和10.13％，2～5苗/穴率分别为87.60％和88.13％。模拟试验结果显示，本技术有良好的实际应用前景。