土壤碳库研究一直是学术界研究的热点，它对土壤质量及大气温室气体浓度均有很大影响。煤矿区采煤影响下土地利用发生了变化，土壤碳库如何响应，是采煤区塌陷地及其复垦土壤研究的又一重要内容。本论文以对华东高潜水位平原煤矿区塌陷地及复垦土地的全面调查为依据，以徐州市铜山区柳新镇采煤塌陷复垦区为典型案例区，在实地调查和实验室测试化验与分析的基础上，较为系统地分析了不同复垦及利用方式的复垦土壤有机碳、无机碳的构成及数量变化特征，采用主成分分析法分析了不同复垦及利用方式对复垦土壤碳库影响的因果关系。此成果一方面有利于进一步完善和拓宽土壤碳库研究领域，另一方面也可为高潜水位煤矿区塌陷地复垦方式和利用方式的选择提供直接参考。本文的主要贡献和创新如下：1.系统地分析了煤矿区土壤碳库组分构成及其与一般自然土壤碳库组分构成的差异。提出了将土壤有机碳分为不稳定有机碳和相对稳定有机碳，复垦土壤除了含量有一般土壤中各种碳外，还含有煤碳，并将煤碳归类为相对稳定性有机碳的观点；分析了煤矿区土壤煤碳的来源及分布；将复垦土壤中的无机碳进行类似于有机碳的划分；探讨了煤矿区复垦土壤各类碳之间和关系及其敏感性。2.弄清了复垦土壤碳库随时间变化的规律，分析了复垦土壤碳库恢复过程中各种碳所起到的作用。详细研究了稻麦轮作利用下的混推平整复垦土壤总碳库密度、总无机碳密度和总有机碳密度及各种碳随复垦时间变化的特征；建立了复垦土壤碳库密度及各种碳含量随复垦时间变化的模型方程，估算了复垦土壤碳库密度及各种碳含量达到最大所需要的时间；探讨了采煤塌陷地复垦后，土壤碳库密度及各种碳的恢复效果及复垦土壤固定碳的潜力；分析了复垦土壤碳库恢复过程中各种碳所起到的作用。3.综合研究了不同复垦及利用方式对复垦土壤碳库影响。从总碳库、总无机碳库和总有机碳库密度及各种碳含量差异角度，分析了不同复垦及利用方式对复垦土壤碳库的影响。从土壤总碳库密度、总无机碳密度和总有机碳密度及各种碳含量差异的角度，分析了稻麦利用方式下的混推平整复垦、煤矸石充填复垦、泥浆泵充填复垦、粉煤灰充填复垦四种方式和混推平整复垦土地上稻麦轮作利用、棉豆轮作利用和林地利用对土壤碳库的影响。从复垦土壤碳库组分差异及复垦土壤颗粒组成、分形维数、团聚体结构及其相关属性、紧实度、孔隙度、含水量、比重、容重等方面，综合内因和外因两个方面，探讨了复垦方式及复垦后的利用方式对土壤碳库的影响的因果关系。4.煤矿区土地复垦及利用建议基于徐州市铜山煤矿区属高潜水位平原区的特点，根据本区塌陷地复垦及利用对土壤碳库构成及变化影响的研究结果，提出“按生态学原理，因地制宜地设计复垦方案和利用方式，减轻对生态系统严重的二次破坏，以有效减轻在复垦过程中的生态系统的碳损失”的总体土地复垦及利用建议。