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土壤环境监测与人类的农业生产活动息息相关。针对土壤环境监测的特点,本文构建了面向土壤环境监测的传感器网络。本文对无线传感器网络的覆盖控制、节点故障诊断和网内数据压缩三项关键技术进行深入研究探讨,提出了基于连通性的传感器网络多目标关联覆盖控制方法,基于粗糙集分解的传感器网络节点故障诊断方法以及基于提升小波变换和差分编码的传感器网络分布式数据压缩方法,并将这些理论方法应用到土壤环境监测的无线传感器网络中。随后,本文设计了一种基于传感器网络的土壤环境监测系统,该系统由土壤监测节点、基站和控制中心组成,能够对监测区域内土壤的温度、含水率和pH值进行在线监测和分析,系统具有动态自组、功耗低、时延短、容量大、可靠性高的特点。本文的主要工作有：(1)叙述了无线传感器网络的基本概念、特点、体系结构、发展现状以及所面临的关键问题,并对构建面向土壤环境监测的传感器网络的三方面关键技术进行了综述。(2)无线传感器网络的节点覆盖控制是评价网络性能的重要指标之一。针对应用于土壤环境监测的传感器网络,存在信号衰减快,采样不确定和监测精度要求高的特点,提出了基于连通性的多目标关联覆盖方法,改善了多目标关联覆盖方法因节点间不连通而影响节点间信息交换和传输的问题。仿真结果表明,基于连通性的多目标关联覆盖方法的覆盖率优于多目标关联覆盖方法。(3)土壤环境监测系统中,节点故障诊断技术对及时了解网络中传感器节点的状态起着重要作用。由于网络中故障节点的存在,使得整个传感器网络监测数据的完备性受到影响。提出了一种对不完备信息系统的粗糙集分解方法,并将此方法应用于传感器网络的节点故障诊断中,结果证明了这种方法的有效性。(4)传感器节点资源十分有限,难以适应大量的数据传输,为减少网络中数据通信时的能量消耗,延长网络的生命周期,对原始监测数据进行网内数据压缩非常必要。提出一种基于提升小波变换和差分编码相结合的数据压缩算法,即首先利用提升小波算法在节点及基站处建立初始值,然后基于初始值,对前后时刻的波动值进行简单有效的编码,同时设定时间间隔定时对初始值进行更新,以消除误差累积。理论分析和仿真实验表明,该方法能有效地消除无线传感网络通信中存在的数据冗余,提高节点能量利用效率,延长了系统寿命。(5)对农业生产中的土壤环境监测现状做了简要介绍,并针对土壤监测的需求,设计了一种基于传感器网络的土壤环境监测系统。该系统由土壤监测节点、基站和控制中心组成,能够对监测区域内土壤的温度、含水率和pH值进行在线监测和分析。应用表明,系统具有网络容量大、配置灵活、操作简便直观、功耗低、对土壤环境影响小、成本低廉的特点。最后总结全文,指出有待于进一步研究的课题和今后工作的重点。