氮素对作物生长发育、产量品质都有显着影响。缺氮时，作物根系生产显着受到抑制，繁殖器官的形成和发育也受到限制，植株提前成熟，果实小而不充实。但是氮肥施用过多，会使氮肥利用效率降低，过量的氮肥大部分进入地下水和地表水，造成地下水和地表水中硝态氮不断积累，形成水体富营养化，导致一系列环境问题。因此，如何适量施氮肥，在不造成减产的前提下尽可能少施用氮肥以减少成本和环境污染，是精细农业技术研究的重要内容。
利用手持叶绿素仪指导氮肥施用，相比于传统的叶色观察法和肥料窗口法，有着量化准确的优点。相比采集土样和叶片实验室化学分析和光谱分析的方法，有着测量方法简便、测量速度快和无损无污染的优点。根据手持叶绿素仪的光谱模型，设仪并制作了一款测量SPAD值的手持叶绿素仪，并针对小麦进行了田问验证试验，效果良好。
SPAD值是叶绿素含量相对值，是一个无量纲的量，它与叶绿素含量呈正相关关系。可以由式仪算获得，公式基于Lambert—Beer定律，中心波长650nm红光与叶片叶绿素含量正相关，同时这个波段受胡萝卜素吸收影响较小。中心波长940nm近红外光只受叶片厚度影响，受色素含量影响很小，因此用两个波长段的比值可以消除叶片厚度对测量结果的影响。因此，通过测量叶片在650nm和940nm两个波段的透过率，可以得到反映叶片叶绿素相对含量的SPAD值。