水稻是我国的主要粮食作物之一,也是世界主要粮食作物之一,全球有超过一半的人口以水稻作为主食。目前,我国水稻机械化种植率较低,仅为44.45%,且以机械插秧为主,相比于机械化插秧,机械化直播将水稻种子直接有序的播种于田间,省却了育秧与运秧等环节,降低了生产成本,在保证产量的同时提高了总体收益,是我国水稻机械化种植发展方向之一。目前,我国水稻种植面积中有50%左右为杂交稻,相比于常规稻,杂交稻分蘖能力较强,产量较高,采用机械穴直播时,要求进行精量播种,由于机械式排种器主要以大播量为主,且机械运种容易对稻种产生损伤,不适合对杂交稻进行精量播种,气力式排种器采用气流与机械相结合对水稻进行播种,具有播种精度高、伤种率低等优点,更适合杂交稻的播种。本文根据杂交稻的精量穴播要求,创新设计了一种水稻播量可调气力式排种器与水稻播量可调气力式穴播机,对排种器与穴播机的工作原理进行了分析,阐述了其精量播种的机理,采用实验室和田间试验对排种器与穴播机进行了验证,为水稻播量可调播种技术提供了参考依据。主要研究内容包括:（1）测量了5种生产中常用水稻的物理特征参数,分析了含水率对水稻种子物理参数的影响规律,研究表明:随着含水率的增加,水稻休止角与滑动摩擦角等参数均呈上升趋势。建立了稻种发芽率与田间播种量之间的关系公式,为排种器工作时对水稻种子播量的选取提供了数据支持。（2）研究了水稻气力式排种器的流道结构对气压分布的影响规律,采用ANSYS—CFD软件对水稻气力式排种器的流道结构进行仿真分析,仿真结果表明:负压接口位于中间位置,有利于提高气压分布的均匀性,流道厚度与宽度尺寸参数的增加有利于增加吸孔的平均负压,减小气压的损失。采用高精度气压传感器在不同电机频率与不同排种盘转速的条件下研究了流道内部的气压波动性与均匀性,结果表明:排种盘处于静止状态时,气力分布均匀且稳定,排种盘转动时会导致气压波动性的增加,增大负压损失,分析了影响气压波动与损失的原因,为气力式排种器负压流道结构的优化提供了依据。（3）针对吸种阻力大和播种精度低等难题,优化了搅种装置,建立了“稻种—搅种装置—吸孔”之间的力学模型,采用EDEM软件对排种器内部的搅种过程进行了仿真分析,结果表明:种子的平均运动速度（即搅动效果）与搅种装置的直径与厚度尺寸呈正相关关系。对搅种装置的结构参数进行了试验分析,搅种装置的厚度为2 mm,直径为5 mm时,播种效果较好,平均1～3粒/穴率为94.89%,平均空穴率为2.02%,为气力式排种器的辅助吸种结构提供了参考依据。（4）创新设计了一种水稻播量可调气力式排种器,该排种器具有多负压流道结构,阐明了该排种器的工作原理,解释了多个负压流道对播量控制的方法,对排种器进行了试验台试验,优选了最佳工作参数:吸种负压1.6 k Pa,排种盘吸孔组数为12组;最佳播种精度为:1孔播种的平均1～2粒/穴率为78.37%;2孔播种的平均1～3粒/穴率为96.01%;3孔播种的平均2～4粒/穴率为92.03%;4孔播种的平均3～5粒/穴率为90.63%;5孔播种的平均4～6粒/穴率为86.00%。该排种器可实现播量精量可调,满足杂交水稻播量的要求,为水稻播量可调气力式排种器的田间播种应用提供了参考依据。（5）对水稻播量可调气力式排种器的投种机理与投种成穴性进行研究,对排种器的投种轨迹进行了理论分析与数学建模,采用高速摄影技术对投种轨迹进行了拍摄分析,对比理论与实际的投种轨迹差别,分析了影响投种轨迹的因素,为排种器的投种参数提供了理论依据。为了提高投种成穴合格率,采用落种时间差,优化了排种盘的吸孔分布位置,使吸孔非线性排布,建立了不同条件下投种成穴模型,并进行了验证试验,试验结果表明:优化后的投种成穴合格率均高于改进前。送种正压为0.15 k Pa时,排种盘转速20 r/min,可达到最佳投种成穴合格率,3孔播种时,最佳投种成穴合格率为97.34%;在4孔播种时,最佳投种成穴合格率为90.36%;在5孔播种时,最佳投种成穴合格率为87.36%。本研究为投种轨迹与投种成穴提供了理论基础,为排种器结构优化设计提供了参考依据。（6）为了满足杂交水稻的大田生产要求,创新设计了一种水稻播量可调气力式穴播机,分析了样机的工作原理,进行了管路气压分配试验,优选了管路结构,并分析了气压损失的原因,为气压的均匀稳定分布提供了参考依据。选取五优1179稻种为试验对象,进行了田间播种精度试验研究,试验结果表明:2孔工作时,最佳吸种负压为2.0 k Pa,平均播种1～3粒/穴率为93.35%;3孔工作时,最佳吸种负压为1.6 k Pa,平均播种2～4粒/穴率为87.21%;4孔工作时,最佳吸种负压为1.6 k Pa,平均播种3～5粒/穴率为83.73%;5孔工作时,最佳吸种负压为1.6 k Pa,平均播种4～6粒/穴率为79.86%。分析了影响播种效果的主要因素。通过田间试验验证了水稻播量可调气力式穴播机的可行性,为其实际生产应用提供了依据。综上所述:本文研究了水稻播量可调气力式排种器的播种机理,创新设计了水稻播量可调气力式排种器与穴播机,研究表明,该机可实现杂交稻精量播种。