干旱作为牧草生长发育面临最主要的非生物胁迫,严重制约着我国农牧业的可持续发展和生态环境的建设。探究牧草的抗旱机制,提高牧草的抗旱性,已成为当今亟需解决的研究课题之一。老芒麦牧草（Elymus sibiricus L.）作为披碱草属（Elymus）重要的经济种,具有生长速度快,根系发达、叶量丰富、抗旱、抗寒等优良性状,是一类适宜开展人工草地建植及天然草地改良的优势草种。本研究首先综合叶绿素荧光及质膜透性共计13项生理指标对52份野生老芒麦种质资源进行抗旱评价,从中筛选出一份抗旱种质（drought tolerant,DT）和一份干旱敏感种质（drought sensitive,DS）。其次通过分析干旱胁迫下DT与DS根系形态及构型、叶片光合作用中的原初反应、电子传递和气体交换过程、叶片水分状况、叶片抗氧化系统中抗抗坏血酸（ASA）-谷胱甘肽（GSH）循环代谢的差异,探究了老芒麦的抗旱生理机制。取得的主要结果如下:1.通过隶属函数综合评价,52份老芒麦种质资源中,编号为E37的老芒麦抗旱性最强,以DT表示;其中编号为E23的老芒麦抗旱性最弱,以DS表示。分析测定的13项生理指标,结果表明相对电导率（REC）及PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）的干旱变异指数明显高于其余11项生理指标,对两项指标的进一步分析中,发现二者存在负相关关系,且与植物抗旱性的强弱密切相关,建议作为大批量种质资源抗旱性评价的首选指标。2.模拟干旱胁迫处理（PEG-6000）,对DT和DS根系形态及构型的研究表明,DT和DS在干旱胁迫下根系总长度、表面积、体积、根尖数、分叉数、分形维数、拓扑指数均显著降低,但是,DT的下降幅度明显低于DS,说明干旱胁迫下,保持更高的根系长度、表面积等根系形态特征以及更多的侧根数量,从而维持从土壤中获取营养物质的能力,可能是DT应对干旱胁迫重要策略之一。3.干旱胁迫下,对DT和DS光合系统及水分状况的研究表明,DT和DS叶片中的水势（Ψw）、渗透势（Ψs）、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、水分利用效率WUE（Pn/Gs）、气孔限制值（Ls）、PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）、电子传递速率（ETR）、光化学淬灭系数（q P）、均显著下降;膨压（Ψt）、非光化学淬灭系数（NPQ）、胞间二氧化碳浓度（Ci）均显著上升。且上述指标,DT变化幅度均小于DS。说明干旱胁迫下,相比DS,DT具有更稳定的水分状况以及更强的光合作用代谢能力。4.干旱胁迫下,对DT和DS抗氧化系统的研究表明,DT和DS叶片中的超氧阴离子(O^2-)、过氧化氢（H₂O₂）、抗环血酸（ASA）、单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）的含量、抗坏血酸与脱氢抗坏血酸的比值（ASA/DHA）均显著上升;谷胱甘肽（GSH）含量呈现先增加后降低的趋势;抗坏血酸过氧化物酶（APx）含量呈现先降低后增加的趋势。且上述指标,DT变化幅度均小于DS。说明干旱胁迫下,相比DS,DT具有更强的抗氧代谢能力。以上结果系统揭示了老芒麦牧草适应干旱胁迫的生理机制。