“精细农业”的核心是根据作物的实际需要,以最少的投入获得最佳的经济、生态效益,实现农业的可持续发展。信息采集是实施精细农业变量作业的重要组成部分,光谱测试以其简便、快速、精度高和无损检测等优点,成为当前国内外田间信息采集的研究热点。针对我国目前缺乏高精度、低成本田间作物氮营养诊断设备的现状,以及变量施肥的需要,本论文研究与开发了基于双光谱的叶绿素无损测试技术与系统。本文在比较、分析和借鉴现有国内外测量植被氮营养状况研究成果的基础上,利用光的吸收原理和光谱透射技术,设计了基于红光及近红外两特征波长处的叶绿素无损测试系统,实现了田间植被叶绿素相对含量的无损实时监测;基于实验方法,修正了归一化植被指数公式,建立了基于双光谱叶绿素无损测试系统的反演模型;为满足系统低功耗和可靠性设计要求,采用先进的集成芯片、模块化设计及光谱测试等技术,建立了系统的硬件平台;应用模块化设计思想、C语言及汇编语言的相互嵌套,设计了系统软件;采用了中位值平均滤波算法,降低了光电传感器转换中引入的非线性、以及干扰脉冲对测量的影响,有效地提高了系统测量精度。利用玉米叶片进行了系统标定和对比精度实验,结果表明:本系统与传统的80%丙酮浸提和分光光度法测得的叶绿素相对含量值比较吻合,和日本手持式叶绿素计Spad-502的测定结果相近;本论文提出的基于归一化植被指数修正公式的反演模型具有适用性。针对某些测量点吻合欠佳的情况,分析了数据差异的原因,提出了今后改进的措施。为进一步实现作物氮营养状况的实时无损监测,以及实施精细农业变量施肥技术提供了研究平台。