本研究以中国生态系统研究网络长期监测数据为基础，结合北方沙漠化带典型区域的相关普查和观测资料以及正式发表的研究数据，运用比较生态学的研究方法，综合分析北方沙漠化带土壤以及优势植物碳氮磷化学计量比的分布特征及其与水热条件的相关关系。研究结果表明：　　 1.北方沙漠化带表层土壤(0-20cm)有机碳、全氮和全磷含量变异幅度较大，平均值分别为12.2±11.8 g kg-1、1.2±1.1 gkg-1和0.8±0.41 g kg-1，变化范围分别在0.75 g～73.5 g kg-1、0.1～7.3 g kg-1和0.1～2.2g kg-1之间。土壤C：N、N：P和C：P的平均值分别为10.1±2.51、1.63±1.4和15.7±12.9，变化范围分别在1.1～21.1、0.03～10.1和0.34～73.49之间。与全国水平相比，土壤有机碳和全氮含量相对偏低，但全磷含量相对偏高。　　 与草地相比，北方沙漠化带农田表层土壤的有机碳、全氮和全磷含量显著偏高。但是，表层土壤C：N和N：P在农田和草地之间无显著差异，仅农田土壤C：P平均值略显著高于草地土壤。　　 北方沙漠化带土壤有机C、全N和全P含量三者间存在极显著的相关关系(p<0.001)，说明北方沙漠化带土壤C：N：P表现明显的受限制特性。有机C、全N和全P含量与C：N、C：P和N：P间，除C：N与全P含量间的相关性未达到显著水平外，其它均达到极显著水平(p<0.001)。　　 2.随着纬度升高，北方沙漠化带草原和农田表层土壤碳氮磷含量及其比例均呈逐渐上升趋势。除了草地表层土壤磷含量和氮磷比之外，其余指标和纬度之间呈显著的线性关系。随着经度的增大，北方沙漠化带草地和农田表层土壤有机碳、全氮、全磷含量以及其比例均呈现先降低然后逐渐升高的趋势。回归分析表明，土壤有机碳、全氮、全磷含量及其比例与经度之间呈二阶的多项式分布关系。　　 3.北方沙漠化带214种植物叶片N含量的平均值为24.45±8.1mg g-1，P含量的平均值为1.74±0.88mg g-1，氮磷比平均值15.77±7.5。与全球、全国以及区域尺度的研究结果相比，北方沙漠化带植物具有相对较高的叶片N和P含量。北方沙漠化带不同生活型植物叶片N、P含量N/P之间存在显著差异，豆科植物具有相对较高的N含量，杂类草植物具有相对较高的P，乔木植物具有相对较小的氮磷比，说明不同生活型植物具有不同的养分利用策略。　　 4.北方沙漠化带214种叶片N含量与纬度和经度之间没有显著的相关关系；叶片磷含量随着经度的增大而升高，但与纬度变化没有显著关系；相应的叶片氮磷比仅随经度的增大而降低，与纬度之间没有明确的相关性。方差分析表明，北方沙漠化带不同研究区植物叶片N含量无显著差异，但P和N/P含量差异显著。科尔沁沙地和毛乌素沙地植物叶片P含量较高。塔里木盆地、准噶尔盆地以及阿拉善高原的大部分植物叶片N/P大于16，科尔沁沙地的大部分植物叶片N/P小于14，说明不同研究区的土壤养分有效性存在差异。　　 5.北方沙漠化带13种优势灌木碳氮磷含量在叶片、茎、根之间存在显著差异。灌木植物叶片碳含量显著偏小(p<0.001)，但是氮含量和磷含量显著偏大(p<0.001)。相应的灌木植物茎碳含量显著偏大，而氮含量和磷含量明显偏小(p<0.001)。同样，优势灌木碳氮磷化学计量比在叶片、茎和根之间也存在显著差异。叶片C：N、C：P和N：P显著偏小(p<0.001)，茎C：N和C：P最大，根N：P最大。优势灌木植物叶片、茎和根氮含量和磷含量都与碳含量之间存在显著的正相关关系(p<0.05)，并且叶片磷含量和氮含量之间存在显著正相关关系，但是根和茎氮磷之间不存在显著相关性。叶片、茎、根C：P和C：N分别与氮含量和磷含量呈显著的负相关关系，茎和根N：P与碳含量之间呈显著的正相关，而叶片N：P与碳含量之间无显著相关性。　　 6.北方沙漠化带农田和草地表层土壤有机C、全氮含量、C：P和N：P随着年平均温度的增高均呈下降趋势，随多年平均降水的增加呈上升趋势。但土壤全磷和土壤C：N与年均温度和多年平均降水不存在显著相关关系。　　 7.北方沙漠化带植物叶片P含量与各典型研究区多年平均降水之间呈显著正相关关系，而叶片N/P与多年平均降水之间呈显著负相关关系，也就是说随着降水量增加，叶片P含量呈增加趋势，而叶片N/P呈下降趋势。但是叶片N含量与多年降水的相关性较弱。北方沙漠化带各研究区多年平均温度和植物叶片N、P含量以及N/P没有明确相关性。