甜菜是我国高旱寒地区的重要农作物之一，种植面积广泛，甜菜移栽是一项提高甜菜产量和含糖量的新技术，但我国甜菜高质高产仍存在瓶颈问题，其中主要原因一是移栽后秧苗成活率有待提高，缓苗期急需缩短，二是移栽机械与我国甜菜种植不太适宜。我国现有的甜菜移栽机很少具有补水装置，移栽后农户采用喷灌或全田漫灌的补水方式，这不但造成大量水资源的浪费而且降低了所补水分利用率，给社会带来经济损失。有些移栽机具有地表浇水的装置可在秧苗上方浇水，但此方式所补水量不充足且存在水分蒸发量较大的问题，致使秧苗缓苗期延长或成活率降低。从而研究合适的甜菜移栽自动补水机构具有关键意义。针对旱地的地理情况，结合甜菜移栽在补水方面的农艺性和经济性要求，本文通过各方面实验探索确定了一种适宜甜菜纸筒苗补水的地下补水方式：在秧苗主根根部施水，从而在地表下形成球状湿土区域，增加了土壤含水量，同时地表有回土流自动覆盖，水分蒸发缓慢，储存时间长，不仅保证了秧苗移栽时必需的水分，对提高成活率，缩短缓苗期，最终提高产量具有关键作用。本文通过对现有栽植器的性能对比，选择了配备鸭嘴式栽植器的甜菜移栽机，分析并确定:特征参数λ>1时偏置双圆盘四连杆旋转式栽植器可正常工作，其运动轨迹上具备零速投苗点以保证秧苗直立度。该机利用凸轮机构可控制秧夹张合，秧夹最佳张开角度为20o；同时根据移栽速度和栽植深度的可变性，对栽植器的设计参数进行多因素正交试验验证，确定甜菜补水移栽机在速度3.5-5.5km/h和栽植深度为145-160mm的作业情况下，栽植质量最好。注射式地下补水栽植器是在栽植器上增加补水系统，实现了补水移栽同步进行和结构一体化。本文研制了机械控制式和电磁控制式两种注射式地下补水栽植器，1、机械控制式补水系统是在鸭嘴栽植器内部增加补水夹层，由机械开关自动控制补水系统。工作原理是栽植器打开时秧夹带动机械开关使其开启，进行注水，栽植器闭合时秧夹带动机械开关关闭。但其具有补水滞后性和坑穴过大、水量无法调节等缺点。2、电磁控制式采用电路设计，利用行程开关和电磁阀门控制补水过程，克服了机械控制式坑穴过大和补水滞后的缺点，并具有精准性、可调节性等优点。系统由电源、压杆、行程开关和补水器组成。栽植器插入地下时压杆拨动行程开关使其开通，从而控制电磁阀打开实施补水，栽植器转离地面时行程开关与压杆脱离，阀门闭合完成一次补水。开通时长根据补水量要求通过调节行程开关转臂位置实现。注水起始时刻是控制行程开关的压杆旋转到秧夹开启位置前10o处。注水量在60-400ml范围内，且可根据田地情况调节大小。本文在冀西北坝上地区进行田间试验，证明150-200ml注水量是补水、保苗、增产的最佳选择，200-300ml注水量可实现壮苗增产，超过300ml注水量时，水分利用率下降，甜菜增产趋势平缓。