为了探究黄土高原灌丛群落中优势物种的根、茎和叶等营养器官之间碳(C)、氮(N)、磷(P)及其比值等化学计量特征的环境分异性及其与土壤养分的耦合性,在甘肃省和宁夏回族自治区境内的3个灌丛集中分布区(甘肃南部、宁夏北部和甘肃西部)沿水热梯度选取41个样点进行样地调查。结果显示:1)甘肃、宁夏灌丛群落的有机物质含量及P资源相对匮乏,而N资源相对丰富。2)从甘肃南部、宁夏北部到甘肃西部,生长季温度递增、年降水量递减,与此耦合,土壤养分也逐级递减,沿着土壤养分梯度,黄土高原优势灌丛根、茎和叶的C、N、P储量减少,根和茎的C:N下降,根、茎和叶的N:P上升,但在宁夏北部和甘肃西部间差异不显著。同时,3个优势灌丛分布区的优势灌丛各器官间营养元素的分配格局不同。3)土壤养分相对较高的区域优势灌丛间各器官营养元素储量无差异,而土壤养分较低区域亲缘关系较远的优势灌丛间各器官的营养元素储量差异显著,而亲缘关系较近的优势灌丛各器官营养元素储量差异不显著。黄土高原优势灌丛各器官C、N、P化学计量特征是植物体与土壤中化学元素耦合的结果,当土壤养分逐渐升高时,植物体内的化学元素储量也逐渐增多。该研究不仅有助于认识黄土高原优势灌丛化学计量环境分异规律,而且有助于洞察不同土壤条件下C、N、P在优势灌丛营养器官间的分配格局和植物资源分配策略,并为黄土高原植被的管理和恢复提供一定的理论基础。