随着社会的发展，科技的进步，智能灌溉越来越受到人们的青睐，特别在农业、林业等科研和生产领域。传统的灌溉检测技术不仅效率低、耗费人力物力、成本高，而且对于区域性的监控与检测是无法完成的。因此，本文针对传统灌溉技术的缺点，提出了基于跳频通信的土壤水分检测研究。该研究是将现代通信技术与土壤水分检测技术相融合，设计出具有无线通信能力的土壤水分检测系统。针对跳频通信的易于组网的特性，使得该系统具有多传感器协同工作的能力。同时针对无线传感器网络中遇到的威胁问题，在该系统中设计了非线性取模法构造宽间隔跳频序列和传感器节点安全管理单元，以抵御通信干扰和传感器节点的攻击。本文研究的内容与成果如下：1.跳频通信的关键技术之一是跳频图案，因此，本文设计出非线性取模法对R-S码进行宽间隔处理，通过MATLAB仿真，对比对偶频带法，得出非线性取模法构造的序列上具有更好的汉明相关，在空间上离散程度更高，抗干扰能力更强。将该方法应用到跳频通信系统中，并用MATLAB仿真研究，发现在信噪比为10dB下的误码率为2%。2.通过分析各种土壤水分检测方法的优劣，并从环境卫生、安全作业和使用廉价等方面进行综合分析，选取TDR-3型土壤水分传感器作为本研究的研究对象。同时，针对传感器检测过程中存在的检测误差，结合STM320F2812芯片的采样模块的特性，使用均值检测法与中值检测法相结合的方法对检测误差进行消除。最后对系统的精确度进行了测定，发现与烘干法相比，其相对测量精度误差范围在±1.73%之内。3.通过分析研究无线传感器网络中存在的威胁，得到节点攻击最为常见，因此，本研究综合考虑无线土壤水分检测作业场景，设计出无线传感器的安全管理单元。该单元具有鉴别网内节点的合法和保护数据的安全的能力，并通过OMNET++软件仿真分析，验证了该单元具备鉴别网内节点的合法和保护数据的安全的能力。