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长期采煤导致植被损毁、生态破坏,并形成大量矿山废弃地,如采煤废弃物-煤矸石目前堆存量达50多亿吨。由于它们含碳率高,可发生自燃,是巨大的污染源和潜在CO2排放源。对煤矸石山等矿山废弃地进行生态修复,是改善矿区环境的根本途径。本文以古交马兰煤矿为研究对象,通过野外采集与实验分析,对不同植物修复方式下不同演替阶段土壤有机碳、全氮、有效磷、速效钾、pH及土壤容重的变化进行分析,并进行生态化学计量特征研究,旨在为矿区生态修复提供参考依据。结果表明:(1)三种修复方式下,土壤性质均得到显著改善:随林龄增加,土壤有机碳储存增加,土壤固碳能力提高;土壤全氮、有效磷、速效钾均得到显著提高,且变化趋势一致;土壤pH逐渐降低,其强碱性稍微减弱;土壤容重减小,紧实度低,有利于植物生长。(2)垂直方向上,土壤中有机碳、N、P、K及有机碳密度均表现出明显的表聚性,即随土层深度的增加逐渐减少。(3)植被修复后土壤有机碳、N、P及有机碳密度均表现为为侧柏林>火炬树林>自然恢复,侧柏林对土壤营养元素的积累效果最优,可显著改善土壤性状。但是,三种修复方式下土壤氮、磷、钾元素均低于原生群落中的含量,说明土壤性质的改善比较有限。(4)相关性分析结果表明,三种修复方式下土壤有机碳与pH值和容重呈显著负相关性。pH的降低可增加土壤根系生物量及生长速度,有利于土壤有机碳的积累;土壤有机碳与土壤全氮、有效磷、速效钾均呈显著正相关性。全氮与有效磷的增加有利于土壤有机碳积累。三种修复模式下,土壤有机碳密度与pH值呈显著负相关性;与土壤全氮、有效磷、速效钾均呈显著正相关性。(5)对三种修复模式下不同阶段土壤C、N、P生态化学计量学研究表明,土壤C/N在不同层次间基本保持恒定,而土壤C/P和N/P均显著高于中国土壤平均值,主要由于磷素的缺乏,磷是该地区生态修复的主要限制元素。