目前在我国农业发展中普遍存在着化学肥料的过度使用,土壤环境已经成为一个在我国农业发展过程中不可回避的突出问题。随着国际上精确农业概念的提出,对土壤中各种养分的盈亏情况的测定成为了实现精确农业所需要解决的首要问题。本文针对传统实验室化学分析的缺点,利用近红外光谱技术的无需前期化学处理、分析速度快等优点,设计了一种专门用于土壤成分含量检测的近红外仪器,用以快速无损地测量出土壤中全氮、有机质含量值。本文主要研究内容如下：(1)通过对国内外研究现状的分析和对本课题研究意义的阐述证明了利用近红外光谱技术对土壤中所含的全氮和有机质含量进行在线快速测量的可行性。(2)对近红外光谱技术的理论进行了分析,并通过对近红外分析技术中透射光谱法和漫反射光谱法特点和优劣的对比,确定了仪器的总体设计方案。(3)设计了仪器的光路系统部分,确定了采用由平面闪耀光栅作为核心分光元件的对称式C-T光路结构,解决了通过卤素光源如何获得近红外单色光的关键问题。(4)设计了信号检测电路软硬件部分。电路部分通过采用信号放大、带通滤波和相敏检波技术解决了光谱仪器中微弱信号检测的关键问题,之后对所得到标准信号进行采集和处理。软件部分设计了步进电机驱动控制、控制按键、数据采集、传输和显示等模块。在实验的基础上测定了仪器的稳定性、分辨力、波长准确性和重现性,实验结果表明：仪器波长的准确度和重复性分别小于20.4nm和32nm,仪器的稳定性也足可以满足在土壤检测领域的应用。