土壤养分检测是测土配方施肥的基础，迄今一直沿用的常规实验室检测方法需要昂贵的检测设备和复杂的人工操作，检测效率低，成本高，是精细农业实践中实现节本增效、精细变量施肥面临的瓶颈性问题，国内外均未取得重要的技术突破。测土配方施肥技术正在我国逐渐推广，迫切需要一种低成本、可靠的土壤养分快速检测方法。本论文旨在探索研究一种用于土壤养分离子浓度检测的离子选择性电极(ISE)和化学修饰微电极的传感器阵列，研究设计一种基于微流控技术的操作过程自动化方法和低成本土壤养分快速检测装备的系统集成技术。 基于离子选择膜技术，分别研制微小型的NO<,3><->-ISE和K<+>-ISE。利用电势测定法研究ISE的电化学响应性能，检测下限均达到1×10<-5>mol/L，利用一元线性回归建立电极电势与离子浓度的数学模型，相关系数分别达到0.994和0.997。 在ISE研究的基础上，设计了一种八个电极组成的ISE阵列，可同时检测土壤养分浸提溶液中的NO<,3><->、NH<,4><+>、K<+>、H<+>、PO<,4><3->、HPO<,4><2->和H<,2>PO<,4><->等7种离子浓度。基于微处理器技术，研制了ISE阵列信号处理系统，用于电极信号调理和温度信息采集。同时，设计了一个用于电极阵列检测溶液中离子浓度的检测池，用于衔接土壤浸提溶液与检测系统，结合FI系统，提出一种多种离子浓度同时快速检测的系统集成方法。 在5～45℃温度下，利用电势测定法研究硝酸根离子电极和钾离子电极的电化学响应，利用多次一元线性回归建立硝酸根离子电极的温度校正模型，相对误差少于6％；利用多次一元线性回归和二元二次回归建立钾离子电极的温度校正模型，最大相对误差分别为15％和10％。 采用微加工工艺，在玻璃基底上制备了四个条形金膜电极组成的微电极阵列，电极尺寸为1mm×50μm，采用原子力显微术进行微电极表征，并利用激光处理技术优化微电极表面状况，电极表面的平均糙度从136.7 A减少至55.1A。在微电极阵列表面上化学修饰一层掺杂硝酸盐的聚吡咯聚合物膜，制作了用于硝酸根离子安培检测的化学修饰微电极。利用循环伏安法研究微电极的电化学响应性能，硝酸根离子浓度检测下限为1×10<-4>mol/L。利用一元线性回归拟合循环伏安扫描的峰值电流与硝酸根离子浓度的数学模型，相关系数为0.995。 根据田间土壤采样的标准要求，利用基于GPS OEM板的低成本便携式GPS接收系统获取采样点空间位置信息，利用液压控制的拖拉机机载自动取样装置采集土壤样本；基于离子选择膜技术，研究土壤样本溶液离子浓度快速检测的新方法和自动化系统集成技术，以实现高效率、低成本的土壤氮磷钾养分检测；基于微流控技术、流动注射技术和现代自动控制技术，建立面向分析实验室使用的高效率土壤养分快速检测系统以及面向现场检测的便携式土壤养分检测仪器的系统集成方法； 本论文提出了一种支持农田土壤养分信息快速获取、成本较低的系统解决方法，可以支持测土配方施肥技术的推广应用。