Para estudiar la contribución de la humedad de diferentes capas de suelo tratadas con paja e irrigadas al consumo de agua del trigo de invierno en agricultura seca, se implementó un experimento de tratamiento de paja y riego deficitario regulado de 2 años. El experimento de campo se llevó a cabo con cantidades de devolución de paja del 0% (S0), 1% (S1) y 2% (S2), y volúmenes de riego de 75 mm (V3), 60 mm (V2) y 45 mm (V1). Este experimento involucró nueve tratamientos, utilizados para analizar cuantitativamente la proporción y variación del uso de agua del suelo de diferentes capas de suelo a través del método de contraste directo (DCM) y el modelo lineal mixto múltiple (MLMM). Los resultados muestran lo siguiente: (1) La distribución de las composiciones isotópicas de la precipitación mostró una tendencia repetida de disminución y luego aumento durante el período de estudio. El análisis de regresión mostró que la línea de agua meteorica local (LMWL): D = 6.37O - 3.77 (R = 0.832). (2) Con el aumento de la profundidad del suelo, el valor de O disminuyó gradualmente, y el valor máximo de O del agua del suelo dentro de cada período de crecimiento se distribuyó a 10 cm. (3) Bajo la misma cantidad de riego, O aumentó con el aumento de la devolución de paja de 0-20 cm y disminuyó con el aumento de la devolución de paja de 20-80 cm. (4) Los resultados de comparación del DCM y MLMM fueron consistentes. Durante las etapas de encañado y floración, el agua del suelo de 0-30 cm fue la principal fuente de agua para el trigo de invierno. La contribución de agua del suelo por debajo de 30 cm tuvo una tendencia decreciente desde la etapa de encañado hasta la etapa de floración. Las tasas de contribución promedio de la capa de suelo de 0-30 cm durante las etapas de encañado y floración fueron del 23.07% y 23.15%, respectivamente. Estos hallazgos tienen importantes implicaciones para estudiar el ciclo del agua del suelo en el contexto de la agricultura.