造林作为沙化土地生态修复的主要措施之一,对生态系统恢复和减缓气候变化有着重要贡献。在造林过程中,单个灌木与外部环境因素的长期交互会是使土壤特性在多空间尺度形成异质性,即所谓“肥岛”效应。而灌丛“肥岛”效应会改变土壤结构、养分生物地球化学循环和植被群落演替。碳（C）、氮（N）、磷（P）作为陆地生态系统关键的生源要素,三者的循环过程往往相互耦合。N和P作为最主要的限制元素,其循环变化会强烈影响碳循环和生态系统结构与功能。生态化学计量学作为研究生态系统能量和化学元素平衡的科学,其为研究元素在生物地球化学循环和生态过程中的计量关系和规律提供了一种理论及思维工具。通过研究特定生态系统内C、N、P生态化学计量变化,将有助于探讨生态系统演变、养分生物地球化学循环和养分限制等重要问题。本文选取川西北高寒沙地不同种植年限（6年、18年和34年）高山柳灌丛“肥岛”系统作为研究对象,重点探究种植过程中“植物-凋落物-土壤”系统生态化学计量学和储量变化特征。主要研究结果如下:1.不同年限高山柳灌丛林下土壤水分、容重、电导率和pH变化特征与“肥岛”理论相一致。空间分布上,冠幅中心土壤水分、电导率均高于中部和边缘,而容重和pH则呈相反趋势。随土层深度增加,土壤水分和电导率呈逐步下降的趋势,而容重和pH呈上升趋势。随种植年限增加,土壤水分和电导率呈上升趋势,而容重和pH呈下降趋势,其中土壤pH下降幅度较为明显。相较于6年,34年0-20、20-40和40-60 cm土层pH均值分别下降了0.45、0.30和0.24。2.不同年限高山柳灌丛土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）含量和生态化学计量呈现出较强的时空异质性特征。种植高山柳6、18和34年0-60 cm土层SOC、TN和TP的变化范围分别为0.8⁵.0 g kg^-1、0.14⁰.32 g kg^-1和0.16⁰.22 g kg^-1。空间尺度上,各年限灌丛中心0-60cm土层SOC含量均显著高于中部和边缘（P（27）0.05）,且随土层深度增加呈下降趋势。不同年限灌丛中心0-20 cm土层TN和TP含量高于中部和边缘,20-40 cm和40-60 cm土层TN和TP含量与中部和边缘无显著差异。在时间尺度上,随种植年限增加,0-20、20-40和40-60 cm土层SOC含量呈上升趋势,TN和TP含量在0-20cm土层呈上升趋势,在20-40和40-60 cm土层呈下降趋势。种植高山柳6、18和34年0-60 cm土层碳氮比（C:N）、碳磷比（C:P）和氮磷比（N:P）的变化范围分别为3.4¹7.1、4.6²2.9和0.8¹.4。冠幅中心土壤C:N和C:P均高于冠幅中部和外部,C:N、C:P和N:P随土层深度增加而降低。时间尺度上,土壤C:N和C:P均值随种植年限增加均呈显著升高趋势（P（27）0.05）,而土壤N:P均值在0-20 cm土层呈上升趋势,在20-60 cm土层呈降低趋势。土壤C:N:P比值随种植年限增加呈上升趋势。本文研究表明,高山柳种植年限增加会加剧土壤C-N-P不平衡。3.不同年限高山柳各器官和凋落物C、N、P含量变化范围分别为356.06⁵42.83mg g^-1、11.16²0.44 mg g^-1和0.74².04 mg g^-1,C:N、C:P和N:P的变化范围分别为21.4³6.9、249.7⁵13.3和9.0²2.6。随种植年限增加,高山柳各器官C、N、P含量总体呈上升趋势,C:N比呈上升趋势,N:P比呈下降变化趋势,叶片、凋落物和主干C:P呈下降趋势。不同种植年限高山柳林下植被各器官C、N、P变化范围分别为229.1⁴00.9 mg g^-1,11.4²9.7 mg g^-1和0.5².3 mg g^-1,C:N、C:P和N:P变化范围分别为9.9³0.8,132.9⁶49.6和8.3²3.7。高山柳和林下植被叶片N:P变化范围为8.3¹7.5,高山柳及林下植被可能受到N和P的共同限制。4.林下植被物种数量、灌丛植被地上和地下生物量及植被生物量C、N和P均随种植年限增加逐步升高。随种植年限增加,土壤0-60 cm土层C储量均呈上升趋势,土壤0-20 cm土层N储量呈上升趋势,0-20 cm土层P储量无明显变化,而20-60cm土层N和P储量呈下降趋势。相较于种植6年,18年和34年高山柳灌丛植物-土壤系统C储量分别显著升高了35.1%和42.5%（P（27）0.05）,表明川西北高寒沙地高山柳造林过程中固碳效应显著。5.相关分析表明,土壤pH与SOC、土壤C:N和C:P呈显著负相关（P（27）0.05）。高山柳叶片、根和凋落物N:P与土壤20-60 cm土层N:P呈极显著正相关（P（27）0.01）,该结果表明高山柳的养分吸收可能依赖于深层土壤养分有效性。高山柳灌丛植物C储量与冠幅中心土壤C储量极显著正相关,灌丛植物N和P储量与冠幅中心土壤N和P储量呈极显著负相关（P（27）0.01）。