黄土丘陵区以退耕还林草为主的植被恢复对区域土地利用/覆盖产生了重大影响，进而影响生态系统碳密度及其分配。针对黄土高原植被恢复的环境效应这一关键科学问题和国家对生态建设效应评估需求，本研究以黄土高原西部宁南山区为研究区域，通过野外调查与室内分析，研究不同植被恢复模式下生态系统碳密度及其分配以及同一模式下不同植物种生态系统碳密度及其分配特征，旨在选择和发展固碳能力较强的退耕模式和退耕植物种。主要取得以下结论：（1）山杏、落叶松人工林生态系统碳密度分别为：85.10和106.12t C·hm^-2，且前者显著小于后者。两个人工林生态系统中的碳密度在各层的分布格局也基本一致，表现为土壤层是生态系统碳储量的主要部分，分别在上述两个生态系统中占总碳储量的73.47%和82.11%；其次为乔木层，分别占总碳储量的12.39%和20.50%；林下植被层所占比例最小，分别占总碳储量的1.28%和2.13%。人工落叶松生态系统具有较高的固碳能力，适度发展落叶松更有利于生态系统碳的固定。（2）沙棘、柠条、山毛桃灌木林生态系统碳密度分别为：63.29，52.82和77.78t C·hm^-2，山毛桃生态系统碳密度最高。三种灌木林生态系统中的碳密度在各层的分布格局也基本一致，总体表现为土壤层是生态系统碳储量的主要部分，分别在上述三个生态系统中占总碳储量的88.56%、87.79%和87.44%；其次为灌木层，分别占总碳储量的10.18%、11.25%和12.16%；林下植被层所占比例最小，分别占总碳储量的1.26%、0.97%和0.40%。山毛桃生态系统具有较高的固碳能力，适度发展山毛桃更有利于生态系统碳的固定。（3）10年生紫花苜蓿人工草地生态系统碳密度为61.39t C·hm^-2，其中土壤层最大，为56.42t C·hm^-2，占总密度的91.90%，是生态系统碳密度的主体，其次为紫花苜蓿(4.17tC·hm^-2)，占总碳密度的6.79%，其他杂草仅占1.30%。