以库布齐沙漠典型防护林为研究对象, 通过测定不同防护林的土壤理化性状, 评估该防护林系统的土壤改良效益, 为库布齐沙漠防护林的管理与养护提供理论依据。结果表明: (1)库布齐沙漠防护林营建15年后, 在植被改良的作用下, 原有的流沙质量发生了明显改变。与流沙环境相比, 研究区土壤的碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量分别提高了243.95%, 37.89%, 108.84%, 138.71%, 118.77%, 42.41%, 45.77%。与其他类型植被相比, 沙枣防护林SOM、AK、TN含量的增长幅度最大, 增幅分别为188.36%, 151.84%, 158.67%。樟子松防护林AN含量的增长幅度最大, 增幅为481.86%。土壤物理性状随土层的增加规律各异, 与流沙环境相比, 土壤含水量(SWC)与孔隙度(PV)变化较显著。(2)研究区土壤的C/N变化范围为7.46~27.22;C/P变化范围为2.11~14.17;N/P变化范围为0.07~0.62。植被类型、土壤深度及二者的交互作用均极显著的影响土壤质量及化学计量特征, 植被恢复主要受氮含量的限制。(3)通过冗余分析可知, 土壤含水量和孔隙度与防护林土壤养分及化学计量特征相关性较显著, 也是影响库布齐沙漠防护林土壤养分和化学计量特征的主要环境因子。研究结果可为评价库布齐沙漠防护林体系土壤改良效益提供数据支撑。