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准确、稳定、低成本的土壤氮素测定技术成为国内外精细农业学者探索和研究的重要方向。较其它测定方法,离子选择电极具有操作便捷、易于集成、价格低廉等优点,常用于面向基层应用的土壤主要养分速测领域。针对常规离子选择电极存在污染试样、不易微小型化问题,本研究利用纳米功能材料制备了固态微小型硝酸根、钾离子及磷酸根离子选择电极,探索了固态电极动态模型分析方法,改进设计了土壤主要速效养分快速检测平台,通过大量测土实验确定了电极法用于土壤养分检测的检测性能及样品处理条件。主要的研究工作概述如下：(1)以石墨烯为固态接触层,玻碳电极为基体,硝酸根掺杂聚吡咯膜(PPy(NO3-))和缬氨霉素为离子敏感材料分别制备了固态硝酸根离子和钾离子选择电极；基于纳米钴粉制备了固态磷酸根离子选择电极。电极性能测试结果表明：硝酸根离子选择电极的线性响应范围为10-4～10-1nol/L,响应斜率为(-54.1±1.1)1nV/decade,检测下限为10-47mol/L,电极的响应时间为20s；钾离子选择电极的线性响应范围为10-5-10-1nol/L,响应斜率为(-57.9±0.8)mV/decade,检测下限为10-56mol/L,电极响应时间为25s；磷酸根离子选择电极线性响应范围为10-5～10-2mol/L,响应斜率为(-27.4±2.8)mV/decade,电极的响应时间为100s。硝酸根和钾离子选择电极可满足澄清土壤硝态氮和速效钾浸提溶液检测需求,磷酸根电极检测性能仍需进一步优化。(2)基于相界电势模型和Nernst-Planck-Poisson模型对固态离子选择电极动态响应机进行了理论解析。利用相界电势模型理论探讨了固态电极扩散层及干膜层主离子及干扰离子的分布特征,离子分布及膜厚对电极检测性能影响；利用Nernst-Planck-Poisson模型分析了主离子及干扰离子在扩散层及干膜层内的时空分布情况,仿真了扩散层厚度、扩散系数、介电常数和膜厚等参数变化对电极响应性能的调控影响。两模型仿真结果为恒电流法聚合制备PPy(NO3)聚合电解质体系对电极灵敏度及精度影响提供了机理解析,相关动态建模理论可为固态电极制备及检测过程中机理解析提供理论依据。(3)改进了土壤主要速效养分检测平台。优化了已有多通道数据采集分析处理器的抗干扰性能,设计了溶液自动传输系统,完善了上位机软件功能,实验结果表明：改进平台较原系统显著降低了示值误差,改善了零点漂移问题,提高了测量精度,平台各通道之间具有较好的一致性及自清洗能力。(4)基于大量测土分析实验验证了基于离子选择电极的土壤硝态氮、速效钾快速检测系统的可行性。确定了适用于电极法测土的样品前处理流程及参数,土壤硝态氮测定选用去离子水作为浸提剂,土液比为1：2.5,15min振荡,不建议使用土壤絮凝剂；土壤速效钾以Kelowna溶液作为浸提剂,土液比为1：10,15min振荡；比较了经典能斯特模型、BP-ANN模型、RBF-ANN模型数据处理算法对环境干扰的消减作用,确定了RBF-ANN模型预测模型对测土环境中共存干扰的抑制作用,筛选了模型优化设置；平台硝态氮、速效钾检测结果与常规检测结果之间的绝对误差范围分别为0.04-18.1及0.4～7.7mg/L,均方根误差为4.4和3.7mg/L,可满足测土配方施肥工程需求。