作为旱区广泛分布的活性地被物，生物结皮对荒漠生态系统的养分循环具有重要影响，目前有关区域尺度生物结皮养分效应的认识还非常有限。选取覆盖毛乌素沙地全域的146个样点，以地统计学结合多元统计分析方法，深入探讨了区域尺度上旱区荒漠生物结皮下伏土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）的空间异质性、分布格局及其影响因素。结果表明：生物结皮提升了荒漠土壤养分含量，3种养分含量的变异系数（CV）中等，变异性大小顺序为CV_TP（60.5%）>CV_SOC（37.9%）>CV_TN（30.8%）；不同养分的空间变异特征不同，TP最佳拟合模型为线性模型，空间自相关性强烈，SOC、TN为指数模型，空间自相关性中等；受到植被状况、地表水热平衡状况等因素的直接或间接影响，在区域尺度上生物结皮下伏土壤养分含量在研究区东部较高，西南部较低；TP含量自东向西递减，SOC、TN含量自东向西呈现高-低-高-低的带状分布特点，二者具有极显著正相关关系（r=0.818,P<0.01）。