等离子体种子播前处理可以提高种子活力,促进种子生长发育,提高产量与品质。论文基于等离子体种子处理的技术要求,进行了等离子体种子处理装置的设计研究,并进行了相关技术参数的试验。研究结果为等离子体种子处理产业化应用提供了技术支持和理论依据。(1)通过分析低气压状态下等离子体发生功率、种子处理时间和工作气体介质对种子处理的作用效果,提出了等离子体种子处理装置的技术要求,确立了 25 kg批次处理量、等离子体发生功率0～500W(可调)和种子处理时间10～20s(可调)等技术参数,并设定了单一工作气体介质或两路工作气体混合两种配气方式;提出了等离子体种子处理的工艺方案,进行了等离子体种子处理装置的总体设计,以及等离子体发生系统、仓室组合、低气压维持系统、气体介质配气系统和种子振动输送装置等关键部件的设计与选型。(2)运用机械运动学理论,进行了种子振动输送装置的运动学分析,探讨了输送装置中送料板倾角、振动频率、振动方向角等结构参数对单粒种子运动状态的影响,研究建立了各结构参数与单粒种子输送速度和位移的数学关系;通过搭建的小麦种子振动输送试验台验证,模型计算与试验结果线性拟合度大于84%,为种子振动输送运动状态的确立提供了理论参考。(3)采用离散元方法,对散粒体种子在振动输送过程中的运动状态进行模拟和分析,获得种子(小麦)离板距离范围为1.84～3.06mm,发现了种子输送速度分别随振动方向角、振动强度和偏心距离增加而增大的正相关关系;通过二次旋转正交组合试验,构建了种子输送速度与各参数之间的回归模型,分析确定了振动方向角为30°、偏心距离为5 mm的输送装置最优结构参数组合;通过搭建的小麦种子振动输送试验台验证,实际输送速度与模型计算速度、仿真试验速度变化趋势一致。研究结果为确立种子输送时间提供了理论依据。(4)基于等离子体发生条件和种子处理的技术要求,开展了等离子体种子处理装置的操作流程设计,提出了等离子体种子处理装置控制系统的设计方案;利用PLC技术进行了等离子体种子处理装置控制系统的硬件和软件设计,实现了人机交互,以及低气压条件的维持、等离子体稳定产生、种子输送和温度反馈调节等环节的自动控制;研发并成功试制了等离子体种子处理装置的整机,实现了 15～20℃种子处理温度的控制和等离子体种子处理的技术要求。(5)开展了等离子体种子处理装置的小麦、苜蓿和黄芪种子室内发芽试验,得出了各自的等离子体发生功率、种子处理时间和工作气体介质的最佳处理条件组合,小麦种子为80 W、15 s和氦气介质,苜蓿种子为40 W、15 s和氦气介质,黄芪种子为180 W、20s和空气介质,试验表明等离子体种子处理装置的作用效果显著。(6)开展了等离子体种子处理装置的小麦、苜蓿和黄芪种子田间试验,一代、二代和三代小麦产量分别提高了 8.12%、5.75%和3.81%,苜蓿大直径(3-4 mm范围内)茎秆的数量提高了70.59%,黄芪根长和主根直径分别增加了 20.95%和30.72%,田间试验结果表明等离子体种子处理装置具有广阔的产业化应用前景。