氮、磷、钾是土壤中养分的三大要素。该仪器可测量土壤和植株中速效氮（N）、速效磷（P）、速效钾（K）的含量。使用该仪器，对农业科研、生产、施肥和改良土壤有着指导性意义。它结构简单、使用方便，并可直接读数。
工作原理
该机是通过比色分析方法进行土壤养分测定的。比色（或比浊）分析方法，就是利用某种试剂与被测定的元素发生作用，生成有色的化合物或是浊液，其颜色的深浅或悬浊程度不同。把一定强度的单色光光线，通过有色的溶液（或悬浊液）时，则被吸收的量不同，从而来确定被测元素的含量。其测试过程可用图1来说明。从光源发出的光线，经单色光滤色片，透过被测液比色槽，由于溶液浓度不同，光被吸收的量不同，未被吸收的光线照在光电池上，光电池产生相应的电信号经放大器放大并由电表指示读数。该仪器原理电路如图2所示。由于光电池输出的电流信号较微弱，所以用了一级运算放大器放大，以提高灵敏度。由于测量中要求光源稳定，因而加了稳压电路，调节W，可改变光强。
该仪器使用时，比色架上应放两只比色槽，比色槽a装基准空白液，比色槽b装待测液。当光通过比色槽a时，因空白液吸收光最少，这时调节W，使电表指针满刻度，即“0 PPm”。然后让光通过待测液比色槽，由于颜色越深表示养分含量越高，被溶液吸收掉的光也就越多，到达光电池的光线就少，这时电表指针只能偏转某一角度，就可直接读出养分含量。
制作方法
1．功能选择开关：找一旋转波段开关，拆去上面的刀和掷，只留下底板和轴，并按图3重新组装。滤光玻璃片与架之间用502胶粘接，其他用螺丝钉连接。滤光玻璃架上共装上四块滤光玻璃片，它们的规格分别为波长490、530、660、430毫微米，并分别对应于铵态氮（NH\(_{4}\)－N）、硝态氮（NO3－N）、磷（P）、钾（K）的测量。要保证选择开关每转定一个位置，都使相应的滤光玻璃片对准光路。灯泡为2.5伏聚光灯泡。
2.比色架：比色架用黑色有机玻璃按图4制作，拉杆用φ4金属棒两头套扣而成。有机玻璃用氯仿粘接，聚苯乙烯塑料用苯粘接。图5为上述两部分装置示意图。
3.光电池架：光电池架用黑色有机玻璃或黑色塑料板按图6制做。光电池用56－Aφ45型硒光电池。
4．机壳：机壳使用黑色有机玻璃或塑料板，机壳里面要涂上黑漆，以免光线反射，并注意机壳密闭不透光，比色槽上面机壳开口位置要加遮光罩。外形见图7（a），仪器内部装配结构见图7（b）。
定标与使用方法
因篇幅所限，这里只介绍铵态氮的定标方法和使用方法。但必须注意，某一种肥料的定标和使用时应采用同一显色剂，即硝态氮用醋酸或硝酸试粉显色；磷用钼蓝显色；钾用四苯硼钠显浊。显色剂的作用是将已经处理的土壤溶液（无色透明），加入一定量相对应的显色剂（如铵态氮用钠氏试剂显色），经化学反应，使土壤溶液随土壤养分含量不同而呈深浅不同。
1．铵态氮（NH\(_{4}\)－N）定标。
（1）显色剂的配制：显色方法采用纳氏试剂比色，其配方为：（a）10克碘化汞（HgI\(_{2}\)）和7克碘化钾（KI）溶于少量水中：（b）16克氢氧化钠溶于50毫升水中，冷却后将（a）缓缓倒入（b）液中，边加边搅拌，最后用水稀释到100毫升，静置过夜，取清液避光存放。
（2）标准溶液的配制：取干燥处理过的氯化铵1.910克，溶于蒸馏水中，加入氯仿1毫升，加蒸馏水至1000毫升，即为500ppm（ppm是浓度比，为百万分之一）铵态氮溶液。从500ppm铵态氮溶液中分别取0、2、4、8、12、16、20毫升各置于500毫升三角瓶中，加蒸馏水至500毫升，它们的浓度比分别为0、2、4、8、12、16、20ppm标准液。而后在各标准瓶中分别加入1毫升的纳氏试剂，使其显色备用。
（3）标准曲线的绘制；将该仪器平放，功能开关置于“NH\(_{4}\)”位置，将“0”ppm标准溶液加入比色槽，再把比色槽从仪器外壳开口处放入比色架内，对准光路，调电表满度，将已配好的标准溶液逐次加入另一比色槽中，每次要把前一次溶液倒出，清洗干净。读出每个标准液在测量时所对应的电表指针偏转的格数（为了保证数据的准确性，每测一个标准液，都应用空白溶液校正电表满度）。在半对数纸上，以电表格数为纵座标，NH4－N标准液浓度比为横座标（单位ppm），找出标准液ppm所对应于电表格数的点，连接各点绘成标准曲线。再用标准曲线，对电表进行定标，绘出NH\(_{4}\)－N刻度，单位为ppm，图8上面一条线是电表分格，下面一条线是根据半对数纸上的标准曲线绘成的铵态氮刻度。例如：图8中的“8、32”就是铵态氮8ppm对应于电表32分格。硝态氮、磷、钾的刻度绘制方法与铵态氮相同。电表面板刻度全部绘成后，0－100分格线不要擦去，可作比色计用。
2.铵态氮的测量。
（1）土样的处理：①称取鲜土壤样品净重10克（用烘干法除去土壤中的水分）于100毫升三角瓶中，加20％氯化钠溶液50毫升振荡30分钟，用定性滤纸过滤，滤液盛于50毫升三角瓶中。②吸取滤液5～10毫升于25毫升量瓶中，加水稀释是20毫升，再加25％酒石酸钠1毫升，充分摇动后静置5分钟。③加5滴1％阿拉伯胶，摇动后加1毫升纳式试剂，边加边摇动，然后加蒸馏水至25毫升。这时溶液显色，5分钟后可测铵态氮含量。
（2）测量样品铵态氮含量：将仪器功能开关K\(_{2}\)旋至“NH4”位置，K\(_{1}\)由“0”旋至“1”，调整W使电表指针满刻度。用吸管吸取样品溶液，加入一只比色槽中，不要溢出，另一只比色槽加蒸馏水。K1由“1”旋至“2”位置，将空白液比色槽对准光路，调节W，使电表指针满刻度，待电路稳定后，拉动比色架，使样液比色槽对准光路，这时电表读数即为所测样品的ppm数值。
测量出土壤样品的铵态氮含量后，可以有的放矢地进行“配方施肥”。 (张超)