土壤是陆地生态系统最大的碳(C)库，植物是陆地生态系统的初级生产者，两者对土地利用变化和氮(N)沉降的响应以及对C循环的影响，与陆地生态系统的结构、功能和稳定性息息相关。作为青藏高原一个特殊的地理单元，青海湖流域地理位置特殊，生态类型独特，是青海省主要的高寒草原分布区。本研究以环湖地区高寒草原生态系统为研究对象，调查了土地利用变化对该地区土壤C库的影响;并通过短期的养分添加实验，探讨了天然草地和退耕还草草地植被生产力、土壤养分含量和植物叶片化学计量特征的差异以及对养分添加响应的异同。以期了解该地区土地利用变化和N沉降对高寒草原生态系统土壤和植被的影响，对于区域经济的可持续发展和环境的保护具有重要的指导意义。研究结果如下:　　(1)天然草地、退耕还草草地和耕地0-30cm土壤总碳(TC)储量分别为115.8、121.1和122.8Mg·C·ha-1。天然草地有机碳(SOC)储量最高(96.0Mg·C·ha-1)，无机碳(SIC)储量最低(19.8Mg·C·ha-1);耕地SOC储量最低(65.0Mg·C·ha-1)，SIC储量最高(57.7Mg·C·ha-1);退耕恢复10年后，退耕还草草地SOC储量增加到73.2Mg·C·ha-1，SIC储量降低到47.8Mg·C·ha-1。　　在环湖地区，土地利用变化改变了SOC/SIC的比例，对TC储量无显著影响。SOC和SIC储量在不同土地利用方式下具有互补的关系，SIC是退耕还草草地和耕地土壤C库的重要组成部分。植被生产力、土壤N含量和pH值是影响不同土地利用方式下土壤C库分布格局的主要因子。　　(2)N、P添加显著增加了天然草地禾草的生物量，P的促进作用(13％)低于N的促进作用(68％);退耕还草草地禾草和杂类草地上生物量对N添加均有一致的正响应(p＜0.05）。N添加促使两类草地植物群落地上总生物量显著增加;同时，退耕还草草地植物群落地上、地下总生物量对N添加亦有显著的正响应。P添加对退耕还草草地各项生物量参数均无显著影响(p＞0.05)。对照处理下，天然草地禾草、杂类草地上生物量及植物群落地上、地下和总生物量均显著高于退耕还草草地的相应生物量指标(p＜0.05);N添加处理下，两类草地禾草、杂类草地上生物量差异不显著(p＞0.05)。　　(3)N添加对土壤全N含量无直接影响(p＞0.05），但通过显著提高土壤NO3--N含量而间接使两类草地土壤全N含量增加(p＜0.05)。P添加显著地增加了两类草地土壤速效磷含量(p＜0.05);同时，养分连续添加3年后，两类草地土壤全P含量对P添加表现出明显的正响应(p＜0.05）。　　(4)对照处理下，天然草地和退耕还草草地植被叶片N含量平均分别约为17.8和15.2mg·g-1，P含量分别约为2.1和2.9mg·g-1，N∶P比分别约为10.4和6.5。N添加使天然草地和退耕还草草地植物叶片N含量分别增加了28％和62％;P添加使天然草地植物叶片P含量显著提高了63％，对退耕还草草地植物叶片P含量无显著影响。N添加使天然草地植被叶片N∶P比显著提高，P添加使其叶片N∶P显著降低;退耕还草草地植被叶片N∶P比仅对N添加有显著正响应。　　(5)两类草地主要植物种叶片N素的生态化学计量动态平衡系数(HN)能够有效地反映叶片N含量与土壤NO3--N含量的耦合关系，而植物叶片P素(Hp)和N∶P比(HN∶P)的生态化学计量动态平衡系数仅能够显著地反映天然草地植物叶片P含量和N∶P比与土壤速效P含量和N∶P比的耦合关系。　　综上所述，土地利用变化改变了环青海湖地区高寒草原生态系统SOC和SIC的分布格局;N是该地区SOC累积和植被生长的主要限制因子。退耕措施和全球变化背景下的N沉降添加有利于环青海湖地区高寒草原植物的生长和生态系统SOC的固定和积累。随着退耕还草草地向天然草地正向演替的进行，P也逐渐成为一种限制性因子，植物生长逐渐由N限制型向N、P共限制型过渡。N沉降的持续增加，可能会缓解该区域植被生长的N素限制，加重天然草地P素限制。