油菜是我国重要的油料作物,施肥是油菜种植中的重要环节,科学施肥是保证油菜出苗质量、实现油菜稳产增产的重要方式;针对现阶段我国油菜化肥施用方式粗放、肥效利用率低、施肥精准度低等现实问题,结合油菜种植施肥农艺要求,提出了一种油菜侧深穴施肥工艺方案,研制了一种油菜机械直播穴施肥装置,实现油菜播种作业过程中的穴施肥功能。主要研究内容及结论包括:（1）测试与分析了三种油菜直播常用复合肥的机械物理特性参数。分别测试了三宁复合肥、母女红复合肥和新时代复合肥的三轴尺寸、含水率、球形度、千粒质量、容重和休止角等机械物理特性参数。测试结果表明:三种复合肥的三轴尺寸均符合正态分布,平均三轴尺寸为3.74mm×3.51mm×3.19mm,等效直径分别为3.17mm、3.68mm、3.56mm;复合肥的休止角依次为29.67°、33.21°、32.40°,平均休止角为31.76°;球形度均大于90%。不同类型复合肥的机械物理特性参数存在差异,但三种复合肥总体球形度较高,适用于机械化穴排肥。（2）提出了一种油菜侧深穴施肥工艺方案。确定了肥料颗粒距油菜根系横向距离为140mm、纵向距离为80～100mm、施肥穴距为200mm时,可实现肥料颗粒深施在油菜根系侧位,且肥料颗粒成穴状分布;基于油菜侧深穴施肥工艺方案,确定了油菜机械直播穴施肥装置总体设计方案,阐述了穴施肥装置的工作过程,明确了穴施肥装置的穴施肥排肥器、种肥开沟辊和深施肥铲等关键部件的空间布局,根据油菜种植施肥农艺要求,得出了施肥行数为5行、施肥深度为80～100mm、穴排肥量为1.80～9.00g。（3）开展了油菜机械直播穴施肥装置关键部件结构设计与参数分析。设计了一种倾斜型孔轮式穴施肥排肥器,确定了排肥轮和型孔的主要结构参数,排肥轮直径为80mm,排肥轮径向型孔个数为4,通过改变排肥轮型孔与肥量调节轮的重合长度可实现穴排肥量的调节;构建了穴施肥排肥器充肥和排肥环节肥料群受力模型,得出了颗粒肥料充肥角、排肥角与排肥轮转速、型孔左侧壁倾角及型孔右侧壁倾角等参数之间的关系;结合油菜侧深穴施肥工艺方案,确定了主动式种肥开沟辊平整滚筒直径为160mm、肥沟圆盘半径为200mm、肥沟圆盘厚度为20mm;基于运动学和动力学原理对种肥开沟辊进行了分析,分析确定了种肥开沟辊工作转速为22～130r/min;为提高施肥深度的稳定性,设计了包络形深施肥铲,确定了深施肥铲前壁面厚度为20mm、左右翼板夹角为5.2°,分析了深施肥铲与种肥开沟辊各参数之间的几何关系,得出了深施肥铲与种肥开沟辊的间隙为10mm、深施肥铲与种肥开沟辊包络圆弧段的圆心角为55.15°;为探究不同类型导肥管对肥料成穴性能的影响,通过分析确定了PVC波纹管、ABS塑料管及不锈钢管三种不同材料的导肥管。（4）基于EDEM开展了穴施肥排肥器成穴性能仿真试验。分析了排肥轮转速、充肥型孔长度、导肥管材料对成穴性能指标穴排肥量误差和穴径长轴的影响。单因素仿真试验结果表明:排肥轮转速的较优范围为30～90r/min,充肥型孔长度的较优范围为15～35mm,不同材料导肥管对穴排肥量误差影响不显著,对颗粒肥料落地后穴径长轴分布影响显著,影响程度依次为:不锈钢管＞ABS塑料管＞PVC波纹管。三因素三水平全因子仿真试验分析表明:排肥轮转速为60r/min、充肥型孔长度为18mm、导肥管材料为ABS塑料管时,对应的穴排肥量误差和穴径长轴分别为7.05%和62.45mm,成穴性能较优。优选参数组合下进行EDEM仿真验证试验,得出穴排肥量误差为6.98%,穴径长轴为62.59mm。（5）开展了穴施肥排肥器排肥性能台架试验和油菜机械直播穴施肥装置田间试验。基于EDEM仿真试验所得的优选参数组合,进行了穴施肥排肥器成穴性能台架验证试验,试验结果表明:排肥轮转速为30～90r/min时,穴排肥量误差、穴径长轴稳定性变异系数及穴距误差随排肥轮转速增加而增大,穴径长轴随排肥轮转速增加先减小后增大,且穴排肥量误差为4.56%～15.69%、穴径长轴为76.32～91.50mm、穴径长轴稳定性变异系数为4.53%～9.78%、穴距误差为3.24%～7.31%;应用新时代复合肥开展油菜机械直播穴施肥装置田间试验,结果表明:排肥轮转速为30～90r/min时,穴排肥量误差、穴径长轴稳定性变异系数、穴距误差及施肥深度稳定性变异系数随排肥轮转速增加而增大,穴径长轴随排肥轮转速增加先减小后增大,成穴性能指标变化趋势与台架试验结果相同,且穴排肥量误差为4.73%～16.07%、穴径长轴为85.21～101.65mm、穴径长轴稳定性变异系数为4.82%～10.63%、穴距误差为3.36%～7.58%、施肥深度合格率为95.83%～97.92%、施肥深度稳定性变异系数为6.43%～10.85%,成穴性能较好,满足油菜播种穴施肥要求。