我国水资源紧缺,人均水资源占有率低,同时我国又是农业大国,农业用水占全国用水的70%,农田灌溉耗水占农业用水90%,所以国家必须大力提倡合理灌溉和精量灌溉,这样不但有利于节约水资源,同时又能够提高农作物的产量和品质,改善生态环境。要节约水资源,首先要对农田的土壤水分状态实时监测。开发一种节能,低碳环保,灵敏度高,性能稳定,适用性广的土壤水分实时监测仪,是实现合理灌溉,精量灌溉的基础和技术保证。本论文主要开展的工作如下：(1)通过查阅大量文献,对国内外土壤水分测量方法的优缺点进行了比较分析,利用高频电场理论设计制作了土壤水分传感器,并对土壤水分传感器的最佳工作频率进行了研究,最后选用50MHz高频信号作为该监测系统的信号源,该信号源的工作电压为5V。(2)设计制作了信号采集,调理以及显示电路。被测土壤水分数据通过液晶显示,同时系统可以实时存储监测到的土壤水分数据。(3)用重庆地区的黄壤和紫色土,分别对系统进行标定。不同含水率条件下,系统测得的电压值与含水率呈线性关系,通过MATLAB拟合出黄壤与紫色土含水率的数学模型,将其代入MPLAB中烧写于单片机内。该系统可用于监测重庆地区黄壤与紫色土的土壤水分变化。(4)系统采用太阳能电池间接供电。通过太阳能电池管理电路给锂电池充电,并利用高效的升压或降压模块达到系统所需要的5V稳定直流电压。系统能实现对锂电池电压进行监控,当供电锂电池电压值低于阈值,切换另一块电池进行供电,并对该电池充电,以确保充分利用太阳能。(5)利用该监测仪在室内和野外环境下,对系统的测量误差,稳定性,可靠性进行了实验研究,实验结果表明该系统对黄壤土壤水分测量的最大相对误差9.8%,对紫色土的土壤水分测量的最大相对误差为9.7%,通过对系统稳定性测定表明该系统测试数据稳定可靠,满足测量要求。系统具有轻便,便于携带,低成本,低功耗的特点,达到设计目的。