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针对机械旱直播在高速作业条件下播种均匀性差、播种深度控制稳定性差的问题,本文在系统分析国内外水稻旱直播技术的基础上,提出了一种水稻旱直播技术,对螺旋槽式排种器和单体仿行机构等关键部件进行了系统研究,研制了水稻螺旋槽式排种器旱直播机,并进行了田间试验。主要研究成果如下。(1)测定了不同稻种的物理特性,包括几何尺寸、千粒重、含水率和自然休止角等参数,华航丝苗、象牙香占和黄华占长短轴之比分别为4.21、4.09、4.01,说明这三个品种外形尺寸呈细长型,宁粳43号长短轴之比为2.10,说明该品种外形尺寸偏圆。宁粳43号千粒重最重,黄华占自然休止角最小。(2)设计了一种水稻螺旋槽式排种器,根据稻种物理特性确定了螺旋槽的半径为7mm、槽数为10个和槽轮直径为60mm。进行了性能试验,以螺旋角度、排种轮转速、螺旋槽轮开度和稻种为试验因素进行了单因素试验,结果表明:在10~50r/min不同转速下,排种量变异系数:直槽>螺旋槽(30°)>螺旋槽(10°)>螺旋槽(20°),说明螺旋槽排种稳定性好,能减少脉冲现象;排种量与排种轮转速存在显著线性相关关系,排种量与螺旋槽轮开度存在显著线性相关关系,可以通过调节排种轮转速和螺旋槽轮开度来控制播种量,播种量在60~450kg/hm~2范围内可调;不同稻种排种量变异系数均小于2.6%,符合《JB/T9783-2013播种机外槽轮排种器行业标准》要求。(3)设计了一种水稻成穴装置,该装置由螺旋槽式排种器定量输送稻种,稻种经导种管进入成穴装置,经成穴装置成穴排出。对成穴装置进行了试验研究,试验结果表明,种床带速度、投种高度和稻种均对水稻穴距和穴粒数有影响,对穴距的影响顺序为投种高度>稻种>种床带速度,穴粒数的影响顺序为投种高度>种床带速度>稻种。(4)研制了一种水稻螺旋槽式排种器旱直播机,采用螺旋槽式排种器,可减少脉冲现象,采用仿形装置覆土镇压,可解决播深控制稳定性差的问题。对水稻螺旋槽式排种器旱直播机进行了总体设计,确定了动力传动、平行四杆和圆盘开沟器等工作部件结构及基本尺寸。(5)对水稻旱直播样机进行了田间试验,在华南农业大学增城教学试验基地的田间试验结果表明,仿形式旱直播比人工撒播增产9.6%,整体式旱直播比人工撒播增产4.01%,说明仿形式旱直播更有利于水稻直播;仿形式旱直播在1.5m/s、2.5m/s和3.5m/s作业速度下分别对应的亩产量为430.1kg、415.56kg和408.29kg,整体式旱直播在1.5m/s、2.5m/s和3.5m/s作业速度下分别对应的亩产量为408.29kg、385.27kg和392.54kg,仿形式和整体式旱直播机在3.5m/s高速作业下亩产量变化较小,符合高速作业要求。在内蒙古、宁夏、黑龙江和山东对整体式旱直播机进行了大田应用生产试验,生产试验产量结果表明:与传统人工撒播对比增产10%,与机插秧对比产量略高,但机械旱直播省时省力,进一步验证机械旱直播的性能,验证了在田间应用的可行性。