稻种浸种催芽技术是寒区大规模水稻生产全程机械化研究的重要内容,是解决寒区水稻生长期短、积温不足的重要手段。其中,稻种曝气增氧浸种催芽研究是该领域的前沿方向。针对传统浸种催芽方式供氧不足和水温不均的问题,本文梳理了气液氧传质理论,基于稻种浸种过程中耗氧和吸水规律,构建了浸种水曝气增氧的氧气通量方程,由此对稻种曝气增氧浸种催芽机理开展了试验分析,创新设计了寒区稻种曝气增氧浸种催芽装置。主要内容与结论如下:（1）提出了寒区稻种浸种催芽过程中的曝气增氧影响机理。梳理了气液相间稳态氧传质理论和非稳态氧传质理论;在分析稻种萌发环境要求的基础上,对黑龙江省广泛种植的水稻品种（绥粳18和龙粳31）开展了曝气增氧浸种催芽条件下的稻种耗氧及吸水试验;基于浅渗理论和稻种耗氧规律,建立了曝气增氧条件下浸种水氧气通量方程,并获得了浸种水曝气增氧传氧量的主要影响因素为浸种水温、曝气时距和浸种时长,为提出水稻种子曝气增氧浸种催芽方法及开展曝气增氧浸种催芽装置创新设计奠定了理论基础。（2）形成了稻种曝气增氧浸种催芽方法。采用二次回归正交旋转组合试验设计方案,以浸种水温、曝气时距和浸种时长为试验因素,测试了曝气增氧条件下绥粳18和龙粳31的发芽率、平均根长和平均芽长变化规律。结果表明,曝气增氧条件下稻种可在浸水状态下快速萌发。稻种发芽率与浸种水温、曝气时距及浸种时长显著相关;平均芽长与浸种水温及浸种时长显著相关,与曝气时距无关;平均根长与浸种水温、曝气时距及浸种时长显著相关。以水稻机械化播种要求为目标,对上述品种水稻的试验参数进行优化,分别得到了其萌发的最佳控制条件,由此形成了稻种曝气增氧浸种催芽方法。供试稻种萌发最佳控制条件分别为,绥粳18:浸种水温31.5℃,浸种时间41h,连续曝气增氧;龙粳31:浸种水温30℃,浸种时间44h,连续曝气增氧。（3）仿真分析了浸种箱内温度场和微气泡分布规律。针对浸种催芽过程中浸种箱内水温和氧气分布不均的问题,运用计算机仿真方法,对曝气增氧浸种过程中浸种箱内温度场和微气泡分布规律进行了分析,确定了浸种箱内曝气口和温度维持系统注水口最佳位置。得出结论:沿浸种箱宽度方向三个种垛下分别布设曝气出口,浸种箱内微气泡分布合理,微气泡羽流对浸种水扰动作用强烈。浸种箱长边侧壁下部对称布置注水口,浸种箱内温度场均匀,种垛周围微气泡分布合理。（4）设计了稻种曝气增氧浸种催芽装置。为实现稻种萌发最佳控制条件目标,基于仿真分析结果和黑龙江垦区农场水稻种植作业区芽种需求量,形成了装置总体设计方案和运行流程。装置以1个加热水箱和4个浸种箱为主体,集成了水温维持系统、曝气增氧系统、冷水加热系统和输送管道系统,主要参数如下:加热水箱尺寸容积为15m×4.8m×2.1m,浸种箱容积尺寸为10.8m×4.8m×1.7m。维温水箱容积尺寸为600mm×1200mm×400mm。曝气管采用多点分布式布置,长度取为0.9m。输气支管输气量0.864 m~3/h,输气干管输气量20.7 m~3/h。空气发生器采用工作压力0.8MPa、排气量0.5L/min的空压机。锅炉额定热功率为0.7MW。（5）验证了稻种曝气增氧浸种催芽装置性能。在黑龙江农垦前哨农场开展了装置性能试验,分析装置浸种箱水温分布规律、浸种水溶氧量变化规律及浸种催芽效果。试验结果表明:稻种浸种催芽期内,浸种箱内水温均匀度在95.7%以上,浸种水平均水温在30.2℃～31.1℃范围内微幅波动,在装置设定工作水温范围内,水温分布均匀恒定。浸种水溶氧量随浸种时长增加而平缓降低,浸种期内浸种水溶氧量均匀度最低为90.2%,浸种箱内溶氧量分布均匀。与传统方法相比,采用本装置浸种催芽,绥粳18和龙粳31发芽率分别提高了8.3%和8.4%,平均芽长分别增加了0.3mm和0.2mm,平均根长分别增加了0.2mm和0.3mm,浸种催芽用时分别节约84.8%和83.3%,千克种子用水量分别节约84.0%和84.9%。