水稻是我国最主要的粮食作物,约有2/3的人口以稻米为主食。有研究表明随着我国人口的增加,在人均稻米消费量保持在目前的水平情况下,到2030年至少需要增加20%的稻米产量才以能够满足需求。因此,保持并提高水稻产量,对我国乃至世界的粮食安全都具有重大意义。施肥是提高水稻产量最有效途径之一。长久以来稻农为了提高水稻产量,增加稻作效益,不断加大化肥的投入。带来了水稻产量增加的同时,也对生态环境造成极大的破坏。为避免过量施肥带来的环境污染问题,需要通过科学合理的施肥技术,提高肥料利用率,实现节肥、增产、环保并重。落后的施肥方式是制约肥料利用率的主要原因。近年来在水稻基肥施用中,传统的撒施肥料已经被翻耕深施和插播同步的侧深施肥所取代,有效地提高了肥料的利用效率。但是,翻耕深施的施肥不均匀和侧深施肥中的肥料潮解堵塞问题仍然没有得到解决。而在水稻追肥施用中,虽然采用机械撒施部分的代替了人工撒施作业,提高了作业效率,但撒施肥料具有的易随排灌和挥发流失问题仍然存在,而传统的稻田肥料深施机械无法直接应用于水稻追肥作业,稻田追肥深施机械领域仍处于空白状态。因此,本文研制了水稻射流式追肥机,该机采用注入深施的方式,无需开沟作业,因此土壤扰动极小,适合水稻追肥深施作业。同时,该机施用的肥料为液体氮肥,能够从根本上解决固体肥料深施过程中的堵塞问题。本文的主要研究内容及结论如下:（1）分析了稻田氮素吸收及流失机理和射流式施肥器工作原理,对射流式施肥器结构进行了设计。根据水稻氮素吸收机理和稻田氮素流失方式,选择了氮素种类多样的尿素硝铵溶液,作为射流式追肥机所使用的液体氮肥。通过对射流式施肥器注入深施过程的原理分析,结合工程水射流技术,设计了由施肥器主体、宝石喷嘴、进水管、进肥管、混合腔、喷肥管等部分组成的射流式施肥器。（2）基于计算流体力学方法研究了射流式施肥器卷吸液体氮肥、混合并射出的过程,优化了射流式施肥器结构参数。通过对射流切割土壤过程的理论分析,得出仿真优化中施肥深度的间接衡量指标为射流功率;结合农艺追肥作业的施肥量要求和整机结构及动力限制,确定了在12Mpa的系统压力下,以施肥量和射流功率为试验指标,以施肥器进肥管内孔直径和喷肥管的直径为试验因素的仿真优化方案。利用计算流体力学软件Fluent,建立了射流式施肥器的仿真模型,并进行了仿真模型验证试验,试验测定水入口的边界条件为6.5g/s,且不受液肥入口直径和施肥器出口直径变化影响;试验验证各项指标相对误差均小于14%,说明仿真模型具有较高的可靠性,能够较为准确地模拟射流式施肥器的作业过程,并应用此模型对射流式施肥器关键结构参数进行了仿真优化试验。试验结果表明:出口直径对各指标的影响程度均大于液肥入口直径;当df为0.6mm、do为0.8mm时,射流式施肥器的施肥量满足要求,且具有较高的射流功率。（3）进行了不同作业参数下射流式施肥器的性能研究和不同施肥方式的产量对比分析。为探究不同作业参数下射流式施肥器的性能,以施肥量和施肥深度为试验指标,以前进速度和施肥靶距为试验因素,对优化后的射流式施肥器进行了性能试验。试验结果表明,施肥深度随着前进速度和施肥靶距的增加而减小,施肥量随着前进速度的增加而减小,不受靶距影响,在前进速度为0.6m/s、施肥靶距为10mm时,施肥量和施肥深度适中。射流追肥深施是一种新型的施肥方式,为了探究这种新的追肥方式与传统撒施追肥相比,是否对水稻的产量及相关构成因素有更好的促进作用,进了不同蘖肥追施方式的产量对比试验。试验结果表明:相对于传统的撒施追肥作业,采用射流式施肥器进行蘖肥深施具有明显的增产作用。主要通过促进水稻提前分蘖和快速分蘖,同时降低水稻的无效分蘖,保证了水稻的成穗率,进而提高了水稻的穗粒数和实粒数,增加了水稻产量。（4）根据水稻机械追肥作业的农机和农艺相关要求,进行了水稻射流式追肥机的整机设计。以乘坐式插秧机动力行走部为载体,搭建由施肥系统、机架和单体方形装置组成的水稻射流式追肥机。研制了由供水装置、过滤装置、增压装置、稳压蓄能器、分流阀、施肥器、肥箱、水箱及管路等部分组成施肥系统。设计了带有挂接装置的机架,挂接装置通过轴承与机架连接,保证机架在水平和竖直方向均具有一定自由度,并通过限位装置和拉紧弹簧保证机架平衡。为保证射流式追肥机的施肥深度一致性,设计了以浮板为触土仿形部件的平行四杆仿形装置,通过控制施肥器与浮板底部的距离,固定施肥靶距进而保证肥料被施入预设深度。（5）参照相关施肥和追肥机械标准,进行了射流式追肥机整机性能试验。在场地条件下对射流式追肥机的各行施肥量一致性、总排肥量稳定性和施肥断条率进行了测试,在田间条件下对射流式追肥机的施肥深度合格率进行了测试。试验结果表明,射流式追肥机的各行施肥量变异系数小于1%,总排肥量稳变异系数为0.39%,施肥断条率为0%,施肥深度合格率为85.6%。所有性能指标均满足标准中的要求。