华北平原作为重要粮食生产基地，水资源短缺和浪费现象十分严重。了解农田水分转化规律，有助于深入理解农田生态系统的生态水文过程，并可为当地农作物节水灌溉管理提供科学参考。本研究以2016-2017年山东禹城市典型作物夏玉米（Zea mays L.）和冬小麦（Triticum aestivum L.）为研究对象，通过测定分析不同生长期内降水、土壤水、植物水、地下水、地表水的氢氧稳定同位素值，并利用直接对比法、多元线性混合模型，分析夏玉米和冬小麦不同生长期的水分来源以及对作物水分利用的相对贡献率，以及土壤中水分的运移规律。主要研究结果如下:　　(1)2016-2017年禹城市大气降水线方程为δD=6.57δ18O+2.70(R2=0.91，p＜0.001)，其斜率和截距均小于全球大气降水线方程，表明降水在降落过程存在蒸发富集过程。　　(2)夏玉米不同生长期水分来源存在差异，出苗期由于土壤含水量较低，植物主要利用前期降水转化的浅层地下水;拔节期降雨量丰富，夏玉米主要利用0-10cm表层土壤水;抽穗期夏玉米主要利用10-60cm土壤水;生长到灌浆期，根系分布在较深土层且20-100cm土壤含水量稳定，夏玉米主要利用20-100cm土壤水;成熟期植物主要利用大于60cm的深层土壤水，此时期土壤含水量较低且根系分布可达深层土壤。冬小麦在不同生长期水分利用情况不同。出苗期、返青期、拔节期，冬小麦均主要利用0-10cm土壤水;抽穗期，冬小麦对0-20cm土层的土壤水和地下水均有较高的利用率;成熟期，冬小麦主要利用0-20cm和30-40cm土壤水。　　(3)在冬小麦返青期至拔节期阶段灌溉后，土壤水δ18O值随深度的递增呈减小的趋势，且逐渐趋于灌溉水δ18O值，说明灌溉水与土壤水进行了混合，将土壤水中的同位素稀释置换;而且随时间的推移，水分入渗速率下降，在50cm处出现较长时间积水。