杂交稻具有分蘖能力强和产量高等特点,是我国水稻生产的主要品种,为保障我国粮食安全做出了重要贡献,目前杂交稻主要采用机械插秧和人工插秧两种方式,机械化种植水平偏低。机械化直播是一种轻简化水稻栽培技术模式,具有省工、省时、省力、通风透气性好、病虫害少、分蘖节位低和后期长势好等优势。根据杂交稻的生长特性,要求采用精少量播种,现有的机械式排种器主要适合中等播量品种,气力式排种器具有对芽种损伤少和对稻种外形尺寸适应能力强等特点。本文根据杂交稻精少量直播的特点,设计了一种杂交稻气力滚筒集排式精量直播机,主要由乘坐式插秧机动力机头、两套气力滚筒集排式播种装置、送种管路、一体式风机、气流管路、同步开沟起垄底盘等组成。以“精量直播”和“气力集排”为核心开展了相关研究,主要研究成果如下:（1）确定了杂交稻气力滚筒集排式排种器吸种技术要求（以每穴吸孔吸附稻种2±1粒为标准）,根据杂交稻精少量有序种植的农艺特点,定义每组吸孔吸附1～3粒为合格、0粒为漏吸、≥4粒为重吸。研究了气力滚筒式水稻精量排种器的吸种与排种性能,确定了排种装置的设计参数,对不同转速、不同吸种负压和不同排种正压对滚筒排种器的吸种与排种性能进行了研究。（2）采用排种器台架试验研究了气压、排种盘转速、清种距离与排种合格率之间的关系,建立了合格率、漏吸率、重吸率回归模型和响应曲面图;采用离散元法DEM与高速摄像技术HSP相结合的方法,通过对不类型的搅种装置对稻种的分离和吸取过程分析,确定了带有弧度厚度为2mm楔形搅种装置,排种合格率可达95%以上,改善提升了排种器的排种性能。（3）以计算流体动力学为基础,对不同类型送种气流分配器、不同角度的送种管内部流场的分布进行了有限元分析;研究了排种滚筒腔体内不同区域的气流场分布,确定了不同吸孔位置之间气流速度和压力分布云图;采用高速摄像技术对不同角度送种管内稻种的运动轨迹进行了研究,优化了排种管分布结构;以减少稻种与送种管之间碰撞的概率为指标,优选了送种气流速度,对于C（角度最大管）排种管最佳送种气流速度为16m/s左右;对于B（角度次之）送种管最佳送种气流速度为32m/s左右。（4）提出了滚筒集排分布式排种方式,对稻种的分布状态进行了调查试验;以不同角度送种管、不同送种气流速度和直播机前进速度为因素,分别调查稻在播种沟内的田间坐标分布状态,其中C管在16-24m/s气流速度下分布较为集中均匀,B管在24m/s气流速度下较为集中均匀,A（直管）在24m/s气流速度下较为集中均匀。（5）研制成功杂交稻气力滚筒集排式精量直播机,2017至2018年进行了四次田间试验,其中杂交稻晶两优1212产量分别为7107.9 kg/hm~2、7774.05 kg/hm~2、7435.45kg/hm~2,甬优1538产量为7830 kg/hm~2。试验结果表明,研制的杂交稻气力滚筒集排式精量直播机达到了设计目标,满足杂交稻生产需求。