推进大宗蔬菜生产全程机械化,既有利于解决农业劳动力日益短缺的问题,又有利于降低生产成本、提高我国蔬菜在国际市场的竞争力,但农机与农艺不匹配的问题仍是制约该领域研究的主要瓶颈。研究以解决胡萝卜生产过程中的播种环节的机艺融合问题为目的,首先探索宜机化的胡萝卜种植模式,以土壤团聚体分布情况、叶片生长情况、干物质积累量作为评价标准确定适宜胡萝卜生长的耕作模式,其次根据适宜的种植模式要求,综合运用理论分析、离散元仿真分析、台架性能试验和田间试验等方法,设计了一种适用于胡萝卜种子丸粒播种的排种器。主要研究内容如下:（1）宜机化种植模式对胡萝卜生长特性及产量的影响选取‘莎卡达’胡萝卜为研究对象,通过开展2a的田间试验,在相同种植密度条件下,设置3种种植模式:均行宽垄（传统种植模式）、窄行宽垄（宜机播种植模式）、窄行窄垄（宜机播种植模式）,研究了土壤结构变化和胡萝卜生长发育的规律。结果表明,窄行宽垄处理可以改善土壤结构,提高收获期土壤大团聚体（粒径＞1 mm）比例,表层土壤提高84.6%、下层土壤提高145.65%;协调胡萝卜地上部与地下部之间的既依存又制约的关系,使叶片形态峰值降低,并提前约10d出现;有利于抑制肉质根膨大期叶片徒长,促进干物质向地下部累积,干物质总量增幅16.4%～38.35%,分配比例提高4.62%～7.7%,产量提高96.7～104.59 kg/亩,是一种益于农机农艺深度融合的新型种植模式。（2）排种器的设计测定丸粒物料参数,基于农艺要求与物料参数,依据排种器作业的工序要求,研制了一种胡萝卜排种器。阐述分析了排种器总体结构与工作原理,运用最速降线理论对充种孔截曲线进行设计,有效提高了排种器作业精度。（3）排种器的参数模拟研究根据丸粒物料特性,建立了丸粒动力学模型,应用EDEM离散元软件对排种器模型进行排种性能虚拟试验,分别开展以充种圆盘转速、弧形束口斜度为单因素的仿真试验,以及矩形式、半球式和最速降线式充种孔的仿真试验。试验结果表明,当充种圆盘转速为32r/min,充种孔开口直径为5.3 mm,以最速降线截曲线设计充种孔型,弧形束口倾斜角度为74°时,粒距合格率为86.32%、排种器排种均匀性变异率为28.67%,模拟结果较优。（4）排种器台架性能试验利用排种器性能检测试验台开展了排种性能优化试验、丸粒适播试验和振动适应性试验。首先通过单因素试验,明晰充种圆盘转速、弧形束口斜度和排种倾角变化对排种性能影响规律,其次利用多因素试验探究各因子相互作用对排种性能的影响,最后利用振动适应性试验预测排种器在实际大田作业时的性能。单因素试验结果表明,各因素对试验指标的影响规律相似,随充种圆盘转速增加、弧形束口斜度增加、排种倾角增加,粒距合格率均呈先上升后下降趋势。多因素试验结果表明,充种圆盘转速30.78 r/min、弧形束口斜度44.92°和排种倾角33.02°为最佳参数组合,此时排种器排种粒距合格率P1、重播率P2和漏播率P3的预测值分别为90.03%、5.48%和4.49%。在排种器工作转速为28 r/min～36 r/min范围内时,排种粒距合格率均值为85.22%,仍符合胡萝卜排种农艺要求,表明排种器在不断改变转速的情况下,仍具有较好的排种性能。振动适应性试验结果表明,在振动频率增强至10Hz、振动幅度提高至10mm条件下,排种器工作质量仍满足胡萝卜种植要求,表明排种器适应性较好。（5）田间性能试验根据胡萝卜播种农艺要求,以排种器为核心部件,配置开沟器、覆土器、镇压轮和机架机构等部件,集成一次性完成开沟、排种、覆土及镇压等工序的胡萝卜播种机。以胡萝卜丸粒为供试材料,设置排种器转速为31 r/min、排种倾角为45°,进行田间性能试验,测定粒距合格率和变异系数等指标,检验播种性能和适应性。结果表明,胡萝卜种子丸粒播种均匀性变异系数范围为15.14%～16.33%,变异系数平均值为15.75%。种子丸粒粒距合格率平均值为88.90%,各项性能指标满足胡萝卜种植农艺要求,且优于国家标准。研究结果有利于筛选出胡萝卜宜机化种植模式,研制的胡萝卜播种机排种器具有一定的应用价值,可为小型机械式播种机排种器的设计与研制提供理论依据,并且为解决大宗蔬菜生产全程机械化过程中的机艺融合问题提供解决思路。