来自星际的宇宙射线粒子到达地球，其在地球大气中的输运受到地球大气和地球磁场的影响。不同地理位置宇宙射线粒子强度不同。地表附近宇宙射线中子强度对核材料中子多重性测量和土壤水分测量造成影响。本文采用蒙特卡罗方法模拟宇宙射线粒子在地球大气和磁场中的输运，研究宇宙射线中子注量率和能谱的分布规律。进一步研究了地表附近宇宙射线中子对土壤水分的响应。
　　基于MAGNETOCOSMICS和PLANETOCOSMICS软件框架，加入最新的地球磁场模型、大气模型，拓展了软件的适用范围。(1)利用软件分析了宇宙射线中子注量率和能谱在地球不同地理位置和海拔上的分布差异。(2)分析中子能谱方向特性差异及土壤差异对宇宙射线中子能谱的影响。土壤分别用H2O和SiO2替代时，采用PLANETOCOSMICS软件计算海拔100～1000m间隔100m时，向上、向下和4π空间中子注量率和能谱。(3)由于PLANETOCOSMICS软件限制，为进一步分析海拔100m以下土壤水分对宇宙射线中子的影响，本文利用Geant4软件建立了模型研究地表附近宇宙射线中子能谱对土壤容积含水量的响应。(4)计算了不同探测器能量响应曲线，分析了采用不同探测方案探测中子，其中子强度对土壤水分含量的响应差异。(5)分析了被探测到的宇宙射线中子迹信息，给出了中子强度对土壤水分响应的空间特性。
　　计算结果表明，在海拔100～0km范围内，中子注量率随海拔的降低先增大后减少;在海拔20km左右，宇宙射线中子注量率最大。地磁垂直截止刚度越小，中子注量率越大。运动方向向下和向上的宇宙射线中子能谱存在差异，向上的宇宙射线能谱几乎不存在级联中子峰;在海拔600m以下，土壤分别是H2O和SiO2情况下，中子注量率和能谱在10-6～10-2MeV能量段差异显著。通过分析10-8～10-4MeV中子强度与土壤水分含量的关系，计算出宇宙射线中子强度随土壤水分含量之间的响应函数。采用探测快中子方案，中子计数率对土壤水分含量的响应最灵敏且单调变化，并给出了该探测方案时的响应函数。来自越靠近探测器和越浅层土壤的中子，对探测器的计数贡献越大，本文给出了响应的水平权重函数和深度权重函数。