我国水资源短缺、旱灾频繁，特别是北方干旱半干旱地区农业水资源十分紧缺，各种旱作节水农业技术受到普遍重视。其中抗旱播种技术是旱作农业技术的关键，而坐水播种是一种行之有效的抗旱播种技术。近年来，在国家科研资金的引导下，全国各地加大了坐水播种技术的研究力度，相继研制出多种坐水播种机械。但是，截至目前，在机械化坐水播种技术的实施过程中仍存在着诸如穴灌水量不确定、种-水难同位，坐水过程灌溉水飞溅，播深、粒距不稳定等问题，亟待解决。为此，本文以玉米为供试作物，连续近三年时间结合国家“863”节水重大科技专项课题“行走式多功能抗旱灌溉机具与成套设备研制及产业化开发”与坐水播种示范地的生产实际，针对机械化坐水播种技术实施过程中遇到的问题进行了理论分析与试验研究。论文的主要研究工作与结果概括如下： 1．通过玉米种植试验，测定了试验地土壤的基本物理性质、能够保证玉米种子发芽出土的最低土壤含水量(临界土壤含水量)、供试土壤的玉米凋萎系数、以及玉米坐水播种时合理的穴灌水量。试验得出结论：要满足玉米的出苗需要，播种时种层土壤的重量含水量不得低于的临界土壤含水量14％；供试土壤的玉米凋萎系数为7.3％；当穴灌水量为80ml时，种穴土壤含水量、发芽出土率、苗的长势等基本能够满足坐水播种对水分的需要，为了保险起见，确定100ml水量为坐水播种的设计穴灌水量。 2．针对当前坐水播种机具存在的种、水播施难同位等问题，提出了“开沟-种、水同时播施-覆土-镇压”的机械作业新工艺。在此基础上设计了地轮泵与同步信号控制两种水路组成的新型穴播穴灌坐水播种机，并对同步信号控制水路系统关键部件建立了其设计参数的数学模型，利用惩罚函数法和Matlab提供的优化函数对模型参数进行求解、优化，并研制了样机，通过样机室内试验测得该关键部件的局部水头损失系数，为水路系统其他参数的设计提供参考。 3．利用地轮泵水路穴灌坐水播种机样机单体，对穴灌水溅水范围进行台架试验研究。结果表明：穴灌水溅水范围主要受喷水口内径、喷水口安装高度和机组作业速度三个因素的影响，并得出了三个因素对溅水范围影响的回归方程。通过对回归方程的响应曲面法分析，确定影响溅水范围的因素重要性顺序为：机组作业速度＞喷水口安装高度＞喷水口内径；且随着喷水口内径的增大，穴灌水溅水范围呈先略减小后增大的趋势，喷水口安装高度对穴灌水溅水范围的影响趋势与喷水口内径相似；随着机组作业速度的增加，穴灌水溅水范围明显增大。利用有约束非线性优化理论对回归方程的设计参数进行优化，确定了一组最优的参数组合。 4．建立了坐水播种过程灌水冲击种沟沟底的灌溉水柱冲击模型，并对该模型的自