本研究依托中国北方4000km的陆地样带调查，测定了土壤和植物中的硫、钾、钠、钙、镁、铁、锰、铜、锌等9种矿质元素含量，分析了土壤—植物系统元素地带性空间分布特征，探讨了气候格局和土壤理化性质对土壤—植物系统中元素地带性分异的影响。得到以下研究结果:　　(1)土壤有效硫元素含量从东到西沿着经度梯度总体呈现先下降后上升的趋势，西部地区硫含量最高。在东部相对湿润地区，土壤有效硫分布格局主要受生物化学循环过程调控，其含量与微生物量碳、微生物量氮、芳基硫酸酯酶活性显著正相关（P＜0.01），其含量随着降水的增加逐渐增加（P＜0.01）;而在西部相对干旱地区，土壤有效硫含量主要受地球化学循环过程调控，与微生物量碳、微生物量氮、芳基硫酸酯酶活性无显著相关关系（P＞0.05），随着降水的增加逐渐升高（P＜0.05）。　　(2)土壤阳离子交换量(CEC)分布格局为西部地区＞东部地区＞中部地区;土壤交换性钙和钠从东到西呈现下降趋势，西部地区交换性钙和钠含量高的主要原因是土壤中有石膏富集;土壤交换性钾和镁含量随干旱度指数的增加逐渐下降(P＜0.01)。　　(3)土壤铁、锰、铜、锌全量表现为东西部地区含量较高，中部地区含量较低，主要受成土母质影响，东部湿润区微量元素含量高的原因还与有机质含量较高有关;微量元素铁、锰、铜有效态含量在东部地区较高，在西部地区较低;土壤有效锌含量在整个样带上没有明显变化趋势;其中土壤有效铜含量与全量呈显著正相关关系（P＜0.01）。　　(4)含碳酸盐土壤缓冲能力显著大于不含碳酸盐土壤。含碳酸盐土壤缓冲能力与CEC、碳酸盐含量、交换性钠含量呈显著正相关(P＜0.01)，与土壤初始pH和粘粒呈显著负相关(P＜0.01);不含碳酸盐土壤缓冲能力与土壤初始pH、粘粒含量、CEC、交换性钠含量呈正相关（P＜0.01）;含碳酸盐土壤缓冲性能主要由碳酸盐含量控制，而不含碳酸盐土壤主要受CEC影响。　　(5)单位面积植物生物量随着降水量的增加而增加，优势植物植株和根中矿质元素含量随着降水的减少而逐渐升高，与土壤中有效态元素含量无显著相关关系（P＞0.05）;随着年均降水量的增加，优势植物根冠比显著降低。　　(6)土壤矿质元素分布的空间地带性分异主要受土壤类型、植被类型、降水和温度等因素的影响，湿润区元素分布主要由生物地球化学循环过程决定（如植物吸收、微生物分解等），干旱区元素分布主要受地球化学循环过程控制（如蒸发、物理矿化等）。