现代农业生产中,为了实现科学施肥,使土壤达到用养均衡,需要对土壤养分含量进行准确检测。本文基于土壤光谱学测量原理,在综述分析了土壤有机质光谱检测特性的基础上,开展了便携式土壤有机质测试仪的研究,并在此基础上,提出了一种可以方便快捷消除水分影响的计算方法。本研究的主要内容包括:（1）土壤有机质测试仪特征波长选取。在山西省晋中市太谷县地区采集了50个土壤样本作为研究对象,将采集的土样进行风干、过筛、烘干等处理后,使用Field Spec3光谱仪采集土壤光谱数据。经谱图预处理后,运用二维光谱相关技术,将土壤光谱信号图扩展到第二个维度上,发现在可见光区域内,土壤有机质在600nm附近有较强的自相关峰,因此可将600nm作为有机质测试仪的特征波长,可以此为依据对测试仪的光源进行选择。（2）土壤有机质测试仪的研制。开发了一款基于光谱特性的低成本、低功耗的便携式土壤有机质测试仪。仪器采用波段为600nm-610nm的高亮度、小体积、寿命长的贴片LED作为光源,用光纤对光信号进行传导,采用灵敏度高、抗干扰能力较强的In Ga As光电二极管作为探测器对被测物体的反射光进行采集,使用放大器对探测器的返回值进行放大,最后通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号后送入AT89C51单片机进行处理。（3）仪器制作完成后,在暗室中对仪器进行重复性检验,选取三组土样进行测量,每组测量10次,检测间隔时间为1分钟,对试验结果进行记录,结果显示第一组试验信号最大值为1.202,最小值为1.067,平均值为1.117,第二组试验信号最大值为1.435,最小值为1.334,平均值为1.393,第三组试验信号最大值为1.349,最小值为1.245,平均值为1.280,表明该仪器的重复性较好。之后选取10组土样进行土壤有机质测试,记录其测试值和实际值并建立模型。进行仪器的可靠性检验时,为还原田间土壤采集条件,选取未经烘干的土样进行试验,观察试验结果发现,仪器的测量值与真实值之间平均误差为17.6%,分析测量误差可能由土壤水分因素引起,因此需寻求一种消除土壤水分对有机质检测影响的方法对仪器进行改进。（4）消除土壤水分因素对仪器测量精度影响的研究。对上述试验采集的土样配置不同的含水率（5%,10%,15%,17%）,之后进行光谱数据采集和处理,绘制吸光度谱图并进行分析,发现土壤的吸光度谱图中水分存在很强的吸收效应,严重影响了土壤有机质含量的检测。为此本研究用非负矩阵分解法（Nonnegative matrix factor,NMF）对土壤光谱数据进行分解重构,采用偏最小二乘（Partial Least-squares,PLS）建立预测模型对土壤有机质含量进行预测,并分析了重构前后湿土土样有机质含量的预测值。结果表明,重构后湿土的吸光度谱图与干土土样的吸光度谱图有较高的拟合度,且重构后光谱数据对土壤有机质预测相关系数（R）较湿土样本提高了0.059,预测标准差（Predicted standard deviation,SEP）降低了0.154,均方根误差（Root-mean-square error,RMSEP）降低了0.718。结果表明该方法可以有效地减少水分在土壤有机质光谱检测中的影响,可将该方法运用到便携式土壤有机质测试仪中,提高仪器的可靠性。