授粉是杂交水稻制种的关键环节,均匀、充分授粉是获得优质、高产种子的重要保障。传统的人力式辅助授粉方式,劳动强度大、效率低,不适应规模化制种要求。授粉机械化是提高杂交稻制种产量和效率的必由之路。本文在系统分析国内外杂交水稻制种机械授粉研究现状的基础上,结合国内碰撞式辅助授粉和气力式辅助授粉两种方式,对气力碰撞组合式授粉的参数及特性进行了研究和探索。1.在室内条件下建立了杂交水稻制种授粉的气力碰撞组合式授粉理论模型,对组合式授粉的原理进行了探讨,通过花粉运动特性、植株茎杆变形的理论分析,获得了花粉水平运动距离与气流速度、碰撞速度的关系方程式。2.对喷气管道的气流场进行理论分析,建立了两喷孔射流的叠加模型,探讨了气流场的运动特性,获得了射流极角与汇合点距离的关系方程式,射流断面平均气流速度与喷孔初始气流速度的关系方程式。3.探索气流喷射流态与喷气管道参数、气流参数之间的关系,以喷管直径、喷管壁厚、喷孔直径三个管道参数进行单因素和多因素正交试验,获得了喷气管道参数变化对射流极角、出孔动压、喷射距离三个性能指标的影响规律,通过方差分析和回归分析,建立了射流极角的回归方程式,得出影响射流极角的主次参数及较优的喷气管道参数组合。4.结合碰撞授粉装置和气流吹送装置,设计了气力碰撞组合式授粉装置和花粉采集板,找到分析尺寸为μm级的花粉运动和分布特性的方法。该装置和方法能用于杂交水稻制种机械授粉的各种试验研究。5.进行气力授粉、碰撞授粉效果的单因素试验,研究气流速度、气流作用位置、气流作用角度、碰撞速度、碰撞位置、碰撞角度六个因素对花粉分布效果的影响,从花粉扩散总量、水平分布效果、竖直分布效果三个方面进行对比分析,得到各因素的影响规律及较理想的气力参数、碰撞参数。6.根据气力授粉、碰撞授粉单因素试验研究的结果,进行气力碰撞组合式授粉试验,选取喷气管道放置相对位置、喷管喷出的气流速度、气流作用的倾斜角度、喷孔直径、喷孔中心距五个参数为影响因子,以花粉有效分布面积比率、花粉平均分布密度、花粉分布不均匀度三个评价指标进行单因素试验和多因素多水平正交试验,对正交试验结果进行极差分析、方差分析、回归分析,建立了各因素对评价指标的回归方程,探讨了各因素组合对花粉分布效果的影响规律,试验结果证明组合式授粉较单一授粉方式的花粉有效作用面积比率明显提高,花粉分布不均匀度显著下降。采用三层评判模型矩阵分析,运用Matlab进行优化求解,得出影响组合式授粉效果的主次因素和权重,获得气力碰撞组合授粉最优的碰撞、气力参数组合,即在碰撞速度6m/s,碰撞位置为穗底,碰撞角度0°,喷气管道放置相对位置高于碰杆1Ocm,气流速度6m/s,气流作用角度倾斜向上20°,喷孔直径8mm,喷孔中心距25mmm时综合试验效果最好。该理论与试验研究为进一步研究气力碰撞组合式授粉机械及配套技术提供参数选择和理论依据。