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蒸散是土壤-植被-大气连续系统水循环的重要构成，是农田生态系统中主要的水分消耗方式。华北平原典型农田为玉米小麦轮作模式，作物生长所需水分多来自地下水及降水补充，通过量化农田蒸散各组分消耗特征，对于了解区域内水分传输过程与水资源调控机制具有重要意义。研究以中国科学院禹城综合试验站农田生态系统作为研究对象，通过对大气水汽氢氧稳定同位素进行两年原位连续观测，探讨不同高度、不同时间尺度的水汽浓度、δ18O和δD的变化特征及影响因素，并结合涡度相关系统湍流通量观测，实现农田蒸散组分中蒸腾与蒸发的定量区分，主要结论如下: (1)大气水汽浓度与氢氧稳定同位素δ18O和δD的年均值分别为12607.22ppm、-17.01‰和-130.80‰，在年尺度上均呈现先增后减趋势，相对高值多出现在气温较高的雨季，大气水汽在14～46m高度范围内运动，其中以14.6m高度处的水汽同位素最为富集，表明同位素的垂直分布并非随高度上升逐渐贫化;水汽浓度在日尺度上呈现单峰变化，在中午上升至日最高值13354.1ppm，δ18O受蒸散作用和大气温度的影响，于15:00前后达到日最低值-17.48‰，氢氧同位素间的分馏机制存在差异，δD的平均日变化呈先升后降趋势，并在11:00左右达到日最大值-124.39‰。研究表明环境因子中大气温度、土壤温度、净辐射、VPD、相对湿度均与水汽浓度和水汽同位素间存在显著的正相关关系。 (2)2015和2016年禹城站农田的蒸散量分别为580.22mm和573.26mm，蒸散的年尺度变化特征为先升高后降低，全年高值集中在DOY100～DOY260;在日尺度上农田蒸散呈典型的单峰变化趋势，蒸散大小与日照条件紧密相关，日蒸散最大值为0.091mm/30min。净辐射、温度和VPD均与蒸散存在显著的正相关关系。研究利用能量平衡比率法测得观测期能量平衡度为0.73，涡度相关法直接观测湍流通量存在一定程度的低估。 (3)农田作物玉米与小麦各生长期的土壤蒸发水汽同位素组成δE值介于-54.86‰～-40.35‰，土壤水分在蒸发过程中发生明显的同位素分馏现象，δE受相对湿度影响较大，蒸腾水汽同位素δT介于-0.68‰～-12.21‰，研究发现12:00-14:30时段更适合应用Keeling Plot方法计算蒸散水汽同位素δET。农田作物各生长期的植物蒸腾与蒸散量的比例平均为82.35％，其中玉米时期的蒸腾贡献为94.4％，较高于小麦时期的70.3％。结合农田蒸散总量与作物各生长期蒸腾贡献得到农田年平均蒸散量为576.74mm，其中植物蒸腾量达到506.23mm，约占蒸散总量的87.8％。禹城站农田生态系统的水循环中植物蒸腾是蒸散水汽的最主要来源。 农田生态系统中蒸散是限制作物水分利用效率的主要因素，通过研究蒸散各组分变化特征，有助于进一步了解土壤、植物与大气间水汽交换规律，并可以为该地区农田水资源合理利用和可持续发展提供理论依据和科学参考。