本研究以黄土高原乡土草种白羊草（Bothriochloa ischaemum（L.）Keng.）为研究对象,采用盆栽控制实验,比较白羊草在3个水分处理（CK80%FC、MS60%FC和SS 40%FC）下的生物量积累和分配模式、瞬时水分利用效率（WUE）、不同部位（新叶、老叶、茎、细根、粗根）的稳定碳同位素组成(δ¹³C)和碳同位素分辨率(Δ¹³C)及其相互关系,以及干旱胁迫下影响水分利用效率的主导环境因子。结果表明:1)重度干旱胁迫显著降低植物整体生物量,显著增加根冠比和细根生物量比例;2)随着干旱胁迫加剧,白羊草各器官的δ¹³C均呈上升趋势,Δ¹³C呈减小趋势,SS处理不同器官δ¹³C和Δ¹³C没有显著差异,CK和MS处理的各器官δ¹³C均值表现分别为细根>粗根>老叶>新叶>茎、细根>新叶>老叶>粗根>茎,CK和MS处理Δ¹³C的值总体呈根<叶<茎。3)新叶的δ¹³CNL和Δ¹³CNL与WUE的相关系数均最大,说明利用稳定碳同位素方法测定白羊草水分利用效率具有可行性。4)不同水分处理的WUE的主导影响因子不同,CK、MS、SS水分处理WUE分别受到叶面温度、大气水汽压亏缺和空气温度的影响最大。为采用稳定碳同位素方法指示白羊草水分利用效率可行性及阐明植物的胁迫响应机制提供理论依据。