辽宁省水资源匮乏，人均水资源拥有量为全国平均水平的四分之一，占全省总耕地面积的近七成农田没有任何灌溉条件，绝大部分旱作农区仍然沿用传统的以翻耕为主的耕作制度，水土流失严重、土壤肥力下降，旱灾频繁发生已成为制约我省农业增效、农民增收的突出问题。发展保护性耕作可以有效地抵御春旱、控制风蚀、水蚀，防治沙尘暴、提高作物产量和培肥地力。是我省旱作农业发展的必由之路。 本文的研究是在进行农业部重点项目：“东北垄作保护性耕作技术与玉米免耕播种机的试验研究”基础上完成的。经过多年深入辽西冷凉风沙区进行保护性耕作调查研究及生产试验，对免耕播种机加工对象秸秆和残茬的植物性状、力学特性进行了深入的研究，针对垄作高留茬耕播模式提出了破茬清垄新原理，并完成了各部件的设计制造以及整机的试验。通过虚拟设计进行了机构优化。通过大量的理论分析与系统的试验研究，主要研究成果包括： (1)对辽宁省不同类型地区保护性耕作技术工艺模式进行了调查研究并提出基于垄作栽培制度的高留茬秸秆覆盖耕播是辽宁乃至东北地区保护性耕作的主流模式。 (2)研究测定了玉米秸秆及根茬的力学特性。试验结果表明，横切茎秆需加载力为892N，横切根上节需加载力为1450.4N，纵切根上节需加载的力为715.4N，劈切需加载的力为264.6N。可见，劈切最省力，纵切次之。本研究采用的滚动圆盘切刀先纵切后劈切，水平圆盘进行滑切都是非常有利的切割方式。所以滚动圆盘式破茬器更容易破茬，应作为国内免耕播种机技术创新的方向。 (3)为了解决“2BISJ-2110型碎茬精量播种机”全幅碎茬动土量大、功耗大的缺点，达到节省材料、降低成本和减少由于土壤搅动量大而造成的水份大量散失的目的，改全幅碎茬为苗带碎茬。利用计算机VB语言根据刀片端点与运动轨迹数学模型编写程序对碎茬参数进行模拟研究。经分析取机组前进速度1.25m/s，刀片回转半径取260mm，刀片取4把。为实现窄带浅旋处理根茬，单垄耕幅宽为100-110mm．并利用Solidwork软件进行旋耕刀，L型碎茬刀，刀盘刀座，刀辊轴等的设计与绘制，并提出了两种可行的刀辊配置方案。该两种方案均能满足不同行距的需要，为设计新型的窄带旋耕灭茬作业机提供了设计依据。 (4)提出了东北垄作高留茬新的破茬清垄处理玉米根茬的原理——前滚动圆盘犁刀破茬后水平圆盘清垄新原理。设计了玉米根茬处理装置，进行了玉米免耕播种通用机的试验研究。通过田间生产试验，证明了破茬清垄处理播种带玉米根茬原理可行，所开发的机具结构新颖，属国内首创。该机不但能创造无根茬的良好种床条件，有利于种子生长发芽，而且不需粉碎根茬，因而扰土量少、整机消耗动力小、破茬入土能力强，发挥保护性耕作的优势明显。 (5)为了对垄作玉米破茬清垄装置进行优化，研制了通用机架、室内试验装置和室外试验装置。 (6)对根茬处理装置破茬质量的试验测定，结果表明：3种滚动圆盘刀处理种行玉米根茬时，光面圆盘比波纹盘和涡轮盘的破茬效果都要好，但开沟较小。前进速度和破茬刀的直径对破茬质量影响较大，随着速度的提高和圆盘直径的增大，破茬质量明显提高。但受整机的结构限制破茬圆盘犁刀也不宜太大；刀刃厚度对破茬质量也有较大影响，随着刀刃厚度的减小，破茬效果明显提高，但是由于刀刃厚度太小，磨损较快，因而也不宜太小。配装水平圆盘清垄装置由于围栏两翼可根据需要自由调节清茬效果明显。 (7)研制出垄作高留茬玉米免耕播种通用机一台，在沈阳农业大学实验农场留茬地进行了玉米免耕播种试验，结果表明：该机对播种带的玉米根茬清除率达939，0以上，种床基本无玉米根茬，破茬能力强、清茬效果较好，动土量少，表土破土量约占30％左右。开沟和播种质量能满足农艺要求。 (8)采用Pro/E软件进行破茬、清垄装置的实体建模和虚拟装配，并进行干涉检验，再将装配模型导入到ADAMS/view中，进行破茬清垄装置运动仿真分析并对破茬清垄装置的后翼开合角度进行虚拟设计。利用ADAMS/postprocess模块观察残茬的运动情况，并记录残茬的位移变化。经分析，当前进速度v=1.153m/s，后翼的夹角α=60°-120°范围取值时，残茬的落地位置较好。