灌木林是我国干旱、半干旱地区的主要森林植被类型,在防风固沙、保持水土、净化空气及维持区域生态安全等方面发挥着不可替代的作用。库布齐沙漠位于我国西北内陆干旱、半干旱地区,是典型生态脆弱区。多年来,库布齐沙漠地区营造了大面积的人工灌木林,对改善区域生态环境、维持生态平衡起到了积极作用,同时也发挥着重要的固碳功能。本研究以库布齐沙漠地区四种人工灌木林（柠条锦鸡儿Caragana korshinskii（以下简称柠条）、沙棘Hippophae rhamnoides、沙柳Salix psammophila和杨柴Corethrodendron fruticosum var.mongolicum）为研究对象,基于Landsat8OLI遥感影像数据和样地调查数据,利用逐步回归法,建立了四种灌木林生物量遥感估测模型,同时采用生物量模型法构建了四种灌木各器官、地上及全株生物量模型,并分析了各器官生物量分配特征规律;对四种人工灌木林灌木层、草本层、凋落物层和土壤层碳密度进行估算,分析不同层次碳库特征,为系统、准确估算库布齐沙漠四种灌木林生态系碳储量提供基础参考,同时对区域生态系统保护、恢复与重建、准确评价生态系统服务功能提供科学支撑。主要结论如下:（1）四种灌木林生物量各异,从大到小依次为沙柳林(4.09 t·hm-2)>柠条林(2.29 t·hm-2)>沙棘林(1.61 t·hm-2)>杨柴林(0.59 t·hm-2);四种灌木平均全株生物量从大到小为沙柳(7.42 kg·株-1)>柠条(3.97 kg·株-1)>沙棘(2.31 kg·株-1)>杨柴(0.32 kg·株-1),四种灌木全株生物量间存在极显著差异（p<0.001）。（2）同种灌木各器官生物量存在明显差异,四种灌木的干质比介于0.23-0.30,枝质比介于0.22-0.28,叶质比介于0.15-0.17,根质比介于0.26-0.30,表明干、枝或根为全株生物量的主要贡献者,叶生物量所占比例最小;四种灌木地上生物量与地下生物量均存在显著正相关关系（p<0.01）,地上生物量占全株生物量比重介于65%-75%,其中柠条地上生物量所占比重最大,其次为沙柳和沙棘,杨柴最小;四种灌木根冠比均小于1,表明并未将较多的光合产物分配到地下部分。（3）不同灌木林草本层、凋落物层生物量各不相同。草本层生物量从大到小依次为柠条林(0.42 t·hm-2)>沙棘林(0.34 t·hm-2)>杨柴林(0.30 t·hm-2)>沙柳林(0.25 t·hm-2);凋落物层生物量从大到小依次为沙棘林(0.36 t·hm-2)>柠条林(0.24t·hm-2)>沙柳林(0.09 t·hm-2)=杨柴林(0.09 t·hm-2);不同灌木林间草本层、凋落物层差异均不显著（p>0.05）。（4）利用逐步回归法,建立了四种灌木林遥感生物量最优估算模型,所有方程均达到极显著水平（p<0.001）。柠条、沙棘、沙柳、杨柴遥感生物量估算模型判别系数（R2）分别为0.49、0.51、0.47和0.41,预估精度分别为72.1%、62.5%、76.5%和72.2%,具有一定的参考价值。（5）不同树种、不同器官之间碳含量各不相同,四种灌木全株碳含量依次为沙棘（0.4396）>沙柳（0.4352）>柠条（0.4329）>杨柴（0.4131）,不同树种各器官中均为叶碳含量最大。凋落物层碳含量表现为沙棘林（0.4915）>沙柳林（0.4738）>柠条林（0.4586）>杨柴林（0.4229）;草本层碳含量从大到小依次为杨柴林（0.4893）>沙柳林（0.4783）>沙棘林（0.4267）>柠条林（0.4072）;不同灌木林不同深度土壤碳含量各异,柠条林随着土层厚度加深,土壤碳含量呈现先下降后上升再下降的变化趋势,沙柳林随土层深度增加呈下降趋势,杨柴林和沙棘林土壤碳含量随着土层深度增加先上升,至60-100 cm深度后土壤碳含量剧减。（6）碳密度热点主要集中分布于库布齐沙漠地区东北部,碳密度冷点主要集中分布于中部,表明库布齐沙漠地区碳密度空间分布不均匀,东北部是碳密度分布较高的区域,中部为碳密度分布较低的区域。（7）四种灌木林中,灌木层碳密度分别为沙柳林(3.1519 t·hm-2)>柠条林(1.9011t·hm-2)>沙棘林(0.8890 t·hm-2>杨柴林(0.3768 t·hm-2);凋落物层碳密度大小顺序依次为为沙棘林(0.1629 t·hm-2)>柠条林(0.1167 t·hm-2)>沙柳林(0.0436 t·hm-2)>杨柴林(0.0375 t·hm-2);草本层碳密度表现为柠条林(0.1729 t·hm-2)>沙棘林(0.1459t·hm-2)>杨柴林(0.1430 t·hm-2)>沙柳林(0.1189 t·hm-2)。（8）四种灌木林总碳密度中,柠条林最大(35.40 t·hm-2),其次为沙棘林(16.18t·hm-2)和沙柳林(13.64 t·hm-2),杨柴林最小(13.11 t·hm-2)。柠条林、沙柳林和杨柴林各层次碳密度所占比重均表现为土壤层>灌木层>草本层>凋落物层,沙棘林则表现为土壤层>灌木层>凋落物层>草本层。