设施农业中植株体内营养状态的及时获取,对维持植株正常生长发育、实现养分的精准供应有重要意义。钾是植物生长发育的营养元素之一,可以调节植物的生理生长过程。现阶段,用于植株体内钾元素的检测方法大多依赖于大型检测设备,存在设备体积大、测试成本高、植物组织前处理繁琐等问题,不适合用于现场实时检测。韧皮部运输营养物质到植株的各个组织维持植株的生长发育,汁液中含有无机离子、氨基酸、有机酸和蛋白质等物质。通过检测韧皮部汁液中的离子浓度信息,反映植株生理状态,可作为一种检测植物养分信息的新方法。但目前韧皮部汁液提取方法存在耗时长、取样流程复杂等问题,不能快速提取韧皮部汁液。本文以黄瓜植株为研究对象,提出毛细-气压取样方法,设计韧皮部汁液取样装置和钾离子检测装置,以实现韧皮部汁液的快速提取和钾离子实时检测。具体研究内容如下:1、提出取样方法并依此设计取样装置结合叶柄断面结构的电镜图,确定取样位置;提出毛细-气压取样方法,以毛细-气压取样方法为基础,设计并制作汁液取样装置,实现了韧皮部汁液的取样存储一体化。将毛细-气压取样法和传统的EDTA取样方法进行检出物质种类和浓度的对比,考察取样装置的可行性和实用性。2、确定检测原理并制备钾离子传感器从体积小、精度高、能实现现场检测为需求,选择基于修饰膜的离子选择性电极作为敏感元件,确定电极具体规格。使用不同的材料制作不同钾离子选择性膜,并修饰电极制作钾离子传感器,进行标定和性能测试。3、测试钾离子传感器对实际样本的检测性能以制备的钾离子传感器进行实际样本的检测,以原子吸收光谱法测量结果为标准检验钾离子传感器的检测性能;使用钾离子传感器检测同一样本原液和消解液中的钾离子浓度,分析汁液中其他物质对检测结果的影响,考察原液样本直接用于测量的可行性。4、研制检测装置并实现样本实时快速检测从需求分析出发,设计软硬件,实现信号转换、信号接收放大、数据显示等功能,结合取样装置和硬件结构,设计并制作检测装置外壳。对设计制作完成的钾离子检测装置进行韧皮部汁液实际样本检测,依此评估检测装置的可靠性和检测精度。