江西是我国重要的水稻生产基地,但约有30%水稻采用人工撒直播种植。人工撒直播稻种在田间无序分布,秧苗生长不均匀,通风透光性差,易感染病虫害,且后期抗倒伏能力差。机械化水稻精量穴直播技术是一种先进的轻简化种植方式,可有效提高直播水稻抗倒伏能力,促进水稻产量稳产高产。然而,江西地貌以丘陵山地为主,现有一些大型水稻直播机具不能适应丘陵小田块作业,且不能很好地适应不同类型品种精量播种的要求。为此,本文以手扶式插秧机动力底盘为配套动力,研制了一种小型化播量无级可调水稻精量穴直播机。主要研究内容及结论如下:1)播量无级可调型孔式排种器的结构设计根据江西水稻粒型长宽比跨度为2.13-4.99的各品种3～8粒/穴精量穴播要求,基于型孔深度无级可调的设计思路,创新设计了一种播量无级可调型孔式排种器。分析了稻种在排种器运移过程受力变化规律,确定了排种器型孔外轮结构参数;根据接触材料的摩擦特性,确定了凸轮顶杆播量调节机构结构形式、滑动摩擦斜面角度及快捷调节范围;研究了充种室稻种分布规律,确定了充种室限流板为固定形式,及开度高度以65mm为宜;优化了排种器卸种机构、护种机构及毛刷高度调节机构,实现了卸种方便、护种带拆装便捷和毛刷高度调节简便2)播量无级可调型孔式排种器排种性能试验研究以杂交粳稻甬优12、杂交粳稻甬优1538、常规籼稻黄华占、杂交籼稻万象优华占、杂交籼稻泰优398粒型差异大的水稻品种(长度范围为7.09mm至11.29mm,长宽比为2.13至4.99)为供试品种,播量无级可调型孔式排种器型孔轮分别在10r/min、30r/min、50r/min、70r/min、90r/min转速梯度及排种器型孔3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm深度梯度下开展全因素排种试验。结果表明:就甬优12而言,播量可实现平均穴粒数3.46粒/穴至15.21粒/穴无级可调,在1～6粒/穴、2～8粒/穴、3～9粒/穴和5～11粒/穴四个播量区间排种合格率分别可达98.7%、98.7%、98.7%和99.3%;就甬优1538而言,播量可实现穴粒数2.19粒/穴至12.93粒/穴无级可调,四个区间排种合格率分别可达98.3%、100.0%、98.0%和99.3%;就黄华占而言,播量可实现穴粒数1.68粒/穴至11.58粒/穴无级可调,四个区间排种合格率分别可达98.0%、97.0%、96.7和95.7%;就万香优华占而言,播量可实现穴粒数1.46粒/穴至7.82粒/穴无级可调,四个区间排种合格率分别可达98.3%、98.0%、94.0%和84.3%;就泰优398而言,播量可实现穴粒数1.03粒/穴至7.05粒/穴无级可调,四个区间排种合格率分别可达97.7%、95.7%、90.0%和84.3%。通过数据分析建立播量分布图和数学模型表明:稻种外型因素对平均穴粒数、穴粒数、空穴率影响主次顺序均为为长-长宽比-球度-宽-厚;对平均穴粒数影响的因素主次顺序为稻种长度-排种器转速-型孔深度;对变异系数影响的因素主次顺序为稻种长度-排种器转速-型孔深度;对空穴率影响的因素主次顺序为稻种长度-排种器转速,其中型孔深度对空穴率影响不显著。采用全因素回归法和输入因素回归法进行多元线性回归分析,建立了播量预测通用模型,模型相关系数最佳为0.949。3)手扶式水稻直播机整机设计以手扶步进式插秧机动力底盘为配套动力,经过整机设计优化及田间试验,研制了一种手扶式水稻精量穴直播机。确定了主支撑结构及排种器挂接安装形式,配置了链条齿轮复合传动系统,设计了左右分离式开沟起垄装置配合双拉线调节装置实现浮板入土角度0°～45°可调,满足不同田况下不壅泥正常作业要求,整机小型轻简型能很好适应丘陵地区水田的地形地貌。机具行距设计为20cm和25cm两种规格,穴距设置为12-22cm可调。4)田间试验与示范应用分别在贵溪市、袁州区、瑞昌县、安义县等县(市、区)市开展了试验示范与推广应用,累计示范面积500余亩。示范结果表明,开沟起垄效果良好无壅泥现象,播量无级调节便捷,播种效果良好,作业效率可达2～4亩/时。并在袁州区示范过程中开展了排种器播量预测模型验证试验。结果表明,模型预测播量与实际播量基本吻合,模型平均准确度为88.0%,播量误差范围为-0.23～+0.17粒/穴;其中中低速准确度为93.6%和96.2%,中速条件下为89.8%,高速条件下为83.2%,最低作业速度条件下为77.3%。此外,贵溪市手扶式机械直播示范田块测产亩产干谷706.44kg,较人工移栽田块亩产干谷717.52kg无显著差异;袁州区手扶式机械直播测产亩产干谷569.92kg,较人工撒播亩产干谷量535.27kg,亩产干谷高出34.65kg。