黃土區大型露天煤礦復墾24a土壤碳氮組分特征

原 野，高國卿，高 嫄，趙藝芳，趙中秋

（1. 山西財經大學公共管理學院，太原 030006；2. 山西財經大學礦區生態修復研究中心，太原 030006.；3. 中國地質大學（北京）土地科學技術學院，北京 100083）

0 引 言

煤礦露天開采造成礦區生態環境的劇烈擾動，土地復墾則被證明是恢復礦區生態環境的有效手段[1]。然而，由于土地復墾中大型機械壓實、粉塵污染等原因，復墾土壤呈現高壓實、低養分、低滲透性、水土流失嚴重、土壤污染等特征。研究表明，山西平朔露天煤礦復墾土壤的容重比原生境土壤高0.2～0.5 g/cm3，有機質含量較原生境土壤低20.42～22.82 g/kg，穩滲率較原地貌土壤低0.12～0.84 mm/min，徑流系數則達到原地貌土壤的2.9～6.1 倍[2]。觀測極度擾動的復墾土壤質量的恢復過程為研究土壤成土過程提供了條件。王金滿等[3]發現平朔礦復墾23a后土壤孔隙度由35.09%上升到42.26%。Ahirwal等[4]認為印度Singareni Collieries煤礦復墾8a后土壤持水量由25.9%增加到44.1%，pH值由7.6降低到6.4，電導率由0.09 dS/m上升到0.24 dS/m，有效磷則由0.3 kg/hm2上升到2.2 kg/hm2。Yuan等[5]則發現復墾土壤容重由復墾2a時的1.62 g/cm3降低到復墾30a的1.36 g/cm3。總之，植被重建后礦區土壤質量得到顯著改善：土壤結構優化、持水量上升、緊實度降低、pH值降低、電導率上升、養分含量增加。

先鋒植物在礦區土壤質量演替中扮演了“啟動器”的角色，先鋒植物的凋落物附著在地表開啟了復墾土壤的成土過程[6]。伴隨著復墾土壤物理結構改善的土壤有機碳、氮的恢復則是復墾土壤成土過程中的重要環節。研究表明，土地復墾可以顯著提高復墾土壤碳、氮儲量。印度奧里薩邦一露天煤礦復墾8a后，土壤氮庫由25.6 kg/hm2上升到192 kg/hm2[4]；中國內蒙古黑岱溝露天煤礦植被恢復15a后，復墾土壤有機碳密度較未復墾土壤高15.47 Mg/hm2[7]；山西平朔露天煤礦植被重建23 a后，復墾土壤有機碳密度甚至可以達到未復墾土壤的70倍[8]。

土壤有機碳中不穩定、周轉速率較快且易被微生物分解礦化的碳稱為土壤活性碳。土壤活性氮則是指能被植物、動物和微生物等直接吸收利用的一類氮素[9]。土壤活性碳、氮組分對外界環境變化敏感，是土壤碳、氮庫中的活躍部分且直接參與土壤養分循環。由于土壤活性碳、氮組分能全面反映外界環境對土壤有機質組分數量和質量的影響，近年來常被用作土壤質量變化的重要監測指標[10-11]。森林生態系統中，植物的葉片和根系凋落物作為土壤碳的主要來源，經過土壤酶和微生物等生物有機體的破碎、分解轉化后，其殘茬和微生物代謝產物以可溶性的化合物等形式淋溶進入土壤，最終以不同的物理化學形態賦存于土壤中[12]。然而，進入土壤中的有機質由于其碳、氮源、立地條件、管理措施等不同，導致不同植被類型下土壤活性碳、氮組分有很大差異[13]。比如，來自根系的碳、氮較來自葉片的碳、氮更穩定[14]，而來自微生物的碳、氮則較來自植物的碳、氮更穩定；此外，季節、溫度、海拔等也顯著影響土壤中的碳、氮組分含量[9]。

露天礦土壤復墾中往往采用多種植被恢復模式來提高礦區景觀的異質性，進而保證復墾生態系統的抗逆性/穩定性。研究表明，不同植被恢復模式下林分結構、立地環境等存在差異顯著，比如，趙冰清[15]研究發現，平朔礦區復墾5a后，油松純林、刺槐-油松和油松-沙棘混交林模式下喬木的存活率顯著高于其他植被恢復模式。郭春燕等[16]研究表明，復墾19a后，刺槐純林6月的土壤溫度可以達到26℃，遠高于刺槐油松混交林的17℃。不同植被恢復模式間因林分結構、立地環境等差異必然會對復墾土壤成土過程尤其是對環境敏感的土壤活性碳、氮組分恢復產生影響。然而不同植被恢復模式下土壤活性碳、氮組分含量有何差異，這些差異有何土壤學的指示意義，對礦區土壤重構工作又有何指導價值等問題目前尚沒有明確答案。江山等[17]研究了復墾耕作土壤的氮組分特征，揭示了復墾耕作土壤氮組分的時間變化特征，但由于復墾耕作土壤恢復過程中受到較多人為因素（如耕作、施肥）的干擾，很難揭示高壓實復墾土壤碳、氮庫的自然演替規律。鑒于此，本研究以中國黃土丘陵區大型露天煤礦—平朔露天煤礦為例，研究該礦區刺槐（Robinia pseudoacaciaLinn.）-油松（Pinus tabuliformisCarr.）混交林、刺槐純林、白桿（Picea meyeri Rehd.etWils.）-青桿（Picea wilsaniiMast.）-沙棘（Hippophae rhamnoidesLinn.）混交林、沙棘純林等4種典型植被恢復模式下復墾24a的土壤碳、氮組分特征，以期為黃土丘陵區礦區土壤重構和植被重建等生態修復工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

平朔露天煤礦位于山西省北部的朔州市平魯區境內，礦區總面積為376 km2。該區屬典型的溫帶半干旱大陸性季風氣候，春、冬季氣候寒冷干燥、風沙嚴重，夏季涼爽，年平均氣溫為6.2 ℃，年降水量為428.2 mm，年蒸發量為1 786.6～2 598.0 mm。該區地帶性土壤為栗鈣土與栗褐土的過渡帶，植被覆蓋率低且植物多為耐旱性植物。平朔礦目前煤炭年產量為7 000～8 000萬t，隨著煤炭資源的大量開采，采煤區原生生態系統被完全破壞。平朔礦從1988年開始土地復墾，經過30多年的復墾，礦區生態系統得到有效的恢復。目前為止，平朔礦共復墾土地超過4 000 hm2，形成南排土場、西排土場和內排土場三大排土場，形成以刺槐（R.pseudoacacia）、油松（P.tabuliformis）、沙棘（H.rhamnoides）、榆樹（U.pumila）為主的喬-灌-草多層次植物群落結構，排土場植被覆蓋率達到95%以上。

1.2 樣地設計

選擇平朔礦西排土場和南排土場4個永久性固定監測樣地以及1個未復墾樣地和礦區外1處原地貌樣地（各樣地基本情況見表1）。4個永久性固定監測樣地的植被恢復類型代表了平朔礦區典型植被恢復模式。4個永久性固定監測樣地是復墾于1992年的按熱帶森林學中心（Centre for Tropical Forest Science，CTFS）的標準建立的面積為1 hm2的樣地。在每個永久性固定監測樣地內用全站儀將樣地劃分100個10 m×10 m的樣方，準確測定每個樣方的4個角在大樣地中的位置，并用水泥樁作標記。

表1 樣地概況Table 1 Plots information

1.3 土壤樣品采集與分析

課題組于2016年7月進行了土壤樣品采集。在4個永久性固定監測樣地內隨機選擇5個10 m×10 m的小樣地采集土壤樣品，在每個小樣地選擇3個樣點，用土鉆采集0～20 cm表層土壤樣品并混合均勻后采用四分法取1 kg土樣裝于自封袋中冷藏運回實驗室。在未復墾樣地和原地貌樣地則采用“S”型采樣法選擇5個樣點采樣，在每個樣點用土鉆采集0～20 cm混合土壤樣品1個，并用四分法取1 kg土樣裝于自封袋中冷藏運回實驗室。將采集的土樣分揀去植物根系、碎屑等雜物后分為2部分：一部分新鮮土樣過2 mm篩后供測定土壤微生物量碳、氮及水溶性碳、氮，并置4℃冰箱低溫保存；一部分自然風干后過0.25 mm篩，用于測定其他土壤指標。

全氮（Total Nitrogen，TN）采用凱氏定氮法測定；全鉀（Total Potassium，TK）采用氫氟酸消解法測定；速效鉀（Available Potassium，AK）采用乙酸銨浸提—火焰光度法測定；全磷（Total Phosphorus，TP）采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法測定；有效磷（Available Phosphorus，AP）采用碳酸氫鈉浸提—火焰光度法測定；土壤有機碳（Soil Organic Carbon，SOC）采用重鉻酸鉀高溫氧化法測定；水溶性碳（Dissolved Organic Carbon，DOC）和水溶性氮（Water-soluble Nitrogen，WSN）采用去離子水浸提法測定；易氧化碳（Easily Organic Carbon，EOC）采用高錳酸鉀氧化法測定；微生物生物量碳（Microbial Biomass Carbon，MBC）和微生物生物量氮（Microbial Biomass Nitrogen，MBN）采用氯仿熏蒸—硫酸鉀浸提法。

1.4 數據處理

運用SPSS 13.5對數據進行統計分析，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）分析不同植被恢復模式下土壤理化性質和碳、氮組分的差異顯著性。運用R 3.3.2（https://www.r-project.org）計算土壤碳、氮組分與土壤理化性質相關關系。

2 結果與分析

2.1 平朔礦不同植被恢復模式下土壤理化特征

經過24a演替，平朔礦各樣地復墾土壤理化性質呈現顯著差異（表2）。各樣地pH值范圍為7.77～8.22，其中，PPH復墾樣地的pH值顯著低于UR和UD樣地（P＜0.05）。6個樣地土壤容重為1.37～1.68 g/cm3，其中，RM、PPH、HM樣地與UR樣地的差異達到顯著水平（P＜0.05），這表明土地復墾后礦區土壤容重呈現降低趨勢。各樣地全磷含量為0.43～0.60 g/kg，與UR樣地相比，4個復墾樣地（RP、RM、PPH、HM）分別提高39.53%、23.26%、18.60%、30.23%；與UD樣地相比，RP和HM樣地分別提高20.00%和12.00%；4個復墾樣地間，RP和HM樣地土壤全磷含量顯著高于PPH（P＜0.05）。各樣地有效磷含量為3.53～11.90 mg/kg，與UR樣地相比，PPH樣地提高104.11%；與UD相比，PPH和RM樣地分別提高237.11%和135.13%；4個復墾樣地間，PPH樣地含量最高，而HM樣地含量最低（P＜0.05）。各樣地全鉀含量為1.33～1.78 g/kg，與UR樣地相比，RP、RM和PPH樣地分別降低25.28%、8.99%和15.17%；與UD樣地相比，RP樣地降低11.92%，而RM和HM樣地則分別提高7.28%和17.22%；4個復墾樣地間，HM＞RM＞PPH＞RP。6個樣地速效鉀含量為60.33～233.00 mg/kg，同UR樣地相比，RP、RM樣地土壤速效鉀含量99.66%、136.14%；同UD樣地相比，4個復墾樣地（RP、RM、PPH、HM）土壤速效鉀含量分別提高226.53%、286.21%、97.25%和65.21%（P＜0.05）；4個復墾樣地間，RM和RP速效鉀含量顯著高于PPH和HM。

表2 平朔礦不同樣地土壤理化性質Table 2 Soil physicochemical properties of different plots in Pingshuo mine

2.2 平朔礦不同植被恢復模式下土壤碳組分特征

各樣地土壤有機碳含量為6.70～46.50 g/kg（圖1），同UR樣地相比，RP、RM和PPH樣地分別提高594.03%、158.66%、99.25%；同UD樣地相比，RP、RM樣地分別提高411.55%、90.65%；4個復墾樣地間，RP樣地最高而HM樣地最低。6個樣地微生物生物量碳變化范圍為28.16～108.61 mg/kg，同UR樣地相比，RP和PPH樣地分別提高174.68%、209.34%；4個復墾樣地間，HM樣地最低。各樣地水溶性碳含量變化范圍為97.15～204.14 mg/kg，同UR樣地相比，RP和HM樣地分別提高110.13%和82.99%；4個復墾樣地間，PPH樣地最低。6個樣地易氧化碳含量為0.63～21.42 g/kg，RP、RM樣地分別為UR樣地的35.55倍和7倍；RP樣地為UD樣地的3.69倍；4個復墾樣地間，RP樣地最高。

2.3 平朔礦土壤碳組分占總有機碳的比例

各樣地微生物生物量碳占土壤總有機碳比例（MBC/SOC）為0.21%～1.17%（表3），4個復墾樣地的MBC/SOC與UR樣地差異不顯著，但顯著低于UD樣地。這表明復墾24a后，復墾土壤MBC/SOC仍沒有達到原地貌水平。6個樣地水溶性碳占土壤總有機碳比例（DOC/SOC）為0.44%～2.09%，其中，4個復墾樣地間HM顯著高于PPH、RM與RP樣地；RP與PPH樣地DOC/SOC顯著低于UR樣地和UD樣地。各樣地易氧化碳占土壤總有機碳比例（EOC/SOC）為8.69%～62.51%，其中，4個復墾樣地間RP最高而PPH最低；RP樣地顯著高于UR樣地，而UD樣地顯著高于RM、PPH和HM樣地。

各樣地3種活性碳組分占總有機碳的比例（MBC+DOC+EOC）/SOC的變化范圍為10.67%～65.27%（表3），其中，UR樣地活性有機碳組分比例低于其他5樣地，而UD樣地活性有機碳組分比例最高。4個復墾樣地中，RP最高而PPH最低。

2.4 平朔礦不同植被恢復模式下土壤氮組分特征

6個樣地全氮含量為0.34～1.75 g/kg（圖2），與UR樣地相比，4個復墾樣地（RP、RM、PPH、HM）分別提高413.24%、250.00%、100%和82.35%；與UD樣地相比，RP、RM樣地分別提高148.57%和70.00%；4個復墾樣地間，RP最高而HM最低。各樣地土壤水溶性氮變化范圍為14.07～43.10 mg/kg，與UR樣地相比，RP、PPH、HM樣地分別提高206.33%、153.02%、99.95%；與UD樣地相比，RM樣地降低51.73%；4復墾樣地間RM樣地最低。6個樣地土壤微生物生物量氮變化范圍為3.79～17.74 mg/kg，與UR樣地相比，PPH樣地提高368.07%；與UD樣地相比，HM樣地降低77.57%；4復墾樣地間HM樣地最低。

表3 平朔不同樣地復墾土壤碳組分占有機碳比例Table 3 Proportions of soil organic carbon fractions accounting for the SOC in different plots in Pingshuo mine %

各樣地土壤C/N變化范圍為12.95～26.57（圖2），RP樣地C/N顯著高于其他3個復墾樣地，但與UR樣地差異不顯著（P＞0.05），UD樣地C/N顯著低于RP、PPH及UR樣地（P＜0.05）。

2.5 平朔礦土壤碳、氮組分與土壤理化性質的相關性

土壤碳、氮組分與土壤理化性質的相關性見表4。復墾土壤有機碳和全氮、易氧化碳呈現極顯著正相關（P＜0.01），與水溶性氮、全磷呈現正相關（P＜0.05），而與全鉀呈現極顯著負相關（P＜0.01）。微生物生物量碳與微生物生物量氮呈極顯著正相關（P＜0.01），而與全鉀呈現極顯著負相關（P＜0.01）。水溶性碳與全磷呈現極顯著正相關（P＜0.01），與易氧化碳、全氮呈現顯著正相關（P＜0.05）；易氧化碳與全氮呈現極顯著正相關，與全磷、速效鉀呈現顯著正相關（P＜0.05），而與全鉀呈現極顯著負相關（P＜0.01）；全氮與全磷、速效鉀呈現極顯著正相關（P＜0.01），與水溶性氮呈現顯著正相關（P＜0.05），而與全鉀呈現極顯著負相關（P＜0.01）；水溶性氮與全磷呈現顯著正相關（P＜0.05），而與全鉀呈現極顯著負相關（P＜0.01）；微生物生物量氮與與全鉀呈現顯著負相關（P＜0.05）。總之，復墾土壤碳、氮組分之間呈現正相關關系，但與全鉀呈現負相關關系。

表4 復墾土壤碳、氮組分與土壤理化性質的相關關系Table 4 Correlation among soil carbon, nitrogen fractions and soil physicochemical properties

3 討 論

3.1 植被恢復模式對土壤碳、氮恢復的影響

經過24a演替，平朔礦不同植被恢復模式下土壤物理結構、化學屬性和生物肥力等較未復墾樣地都得到顯著提高，刺槐-油松樣地（RP樣地）的全磷、有效磷等指標甚至超過原地貌（UD）水平，但不同植被恢復模式下復墾土壤理化性質差異顯著。該結果與中國內蒙古[18]，印度奧里薩邦[4]，美國俄亥俄州[19]等地露天煤礦相關研究結果相一致。這表明，植被恢復模式可以在較長時間內對復墾土壤的質量產生影響[20]。

本研究中，復墾24a后，土壤碳、氮含量不斷增加，但是不同復墾模型下土壤碳、氮含量差異顯著，尤其是RP樣地的土壤碳、氮含量顯著高于其他復墾樣地和未復墾樣地。不同植被恢復模式對土壤碳、氮的恢復的影響主要通過對碳、氮輸入與輸出體現：

1）不同植被恢復模式下凋落物C/N的差異導致凋落物分解速率不同，進而導致輸入土壤的碳、氮含量不同。研究表明，闊葉林植被恢復模式下凋落物呈現低C/N特征，該類植被恢復模式下土壤有機質O層很薄甚至沒有，但是有機礦物層A層則非常明顯，與此相反，針葉林恢復模式下凋落物呈現高C/N特征，該類恢復模式下土壤有機質O層較厚，而有機礦物層A層很薄[21]。盧寧等[22]的研究結果表明：平朔礦區闊葉樹種刺槐的凋落物（C/N：27.07）的年分解速率為51.27%，遠高于針葉樹種油松凋落物（C/N：57.12）29.05%的年分解速率。因此，本研究中樣地間碳氮含量的差異與各樣地因凋落物C/N的差異而導致的進入土壤的凋落物含量的差異有關。

2）不同植被恢復模式下土壤C/N差異導致由土壤動物和土壤微生物介導的土壤有機質分解速率差異顯著。據觀測，在高C/N復墾土壤中，土壤微生物活動受到抑制，降低了土壤有機質的分解速率[21]；而在低C/N復墾土壤中，土壤微生物活性更高，土壤動物的豐度更高，一定程度上加速了土壤有機質礦化速率[21]。本研究中，4個復墾樣地的土壤C/N均高于原地貌樣地（圖2），因此土壤微生物活動可能受到抑制，這可能是復墾地土壤有機質積累的原因。值得注意的是，近年來，有學者提出：傳統的重鉻酸鉀高溫氧化法測試土壤有機碳不能很好將煤炭從有機碳中區分出來[23]，因此，本研究中復墾地土壤C/N顯著高于原地貌水平，除了受復墾土壤性質影響，還可能和復墾土壤中煤炭的干擾有一定關系，未來有必要進一步測算復墾土壤中煤炭含量對總有機碳含量估計的影響。

3.2 植被模式對土壤碳、氮組分恢復的影響

土壤中MBC、MBN來自土壤微生物。MBC和MBN分別是有機碳和有機氮中最活躍、最易變化的部分，雖然其所占比例很小，但卻是整個生態系統養分和能源循環的動力，該組分既反映土壤微生物數量，也體現土壤養分庫的狀況，可作為土壤擾動及健康質量的重要評價指標[24]。Culman等[25]通過對53個不同土壤類型樣地的1 379個樣品進行分析并提出土壤MBC占SOC的比例為2%。本研究中，復墾樣地MBC/SOC值為0.21%～0.81%，低于Culman提出的2%[25]，也低于原地貌的1.17%。這表明復墾24a后，盡管復墾土地微生物量在增加，但與原地貌相比，土壤微生物量仍相對較少，且不同植被恢復模式下微生物量差異仍很明顯。該結果與目前關于礦區土壤微生物研究的相關結果相吻合[26-27]。樊文華等[26]的研究表明，平朔礦復墾7a后紫穗槐林、沙棗林和沙棘林土壤微生物數量最多的是紫穗槐林，其次是沙棗林，沙棘林微生物量最少。Guo等[27]研究表明，平朔礦區土地復墾使土壤微生物豐度不斷增加，但復墾20a后，土壤微生物豐度仍低于原地貌水平。本研究中復墾土壤C/N顯著高于原地貌（圖2），過高的C/N會抑制了土壤微生物的活性，這可能也是導致復墾土壤微生物量低于原地貌的潛在因素。事實上，從復墾土壤N含量來看，刺槐-油松混交林（RP）和刺槐純林（RM）TN含量高于UD樣地，而白桿-青桿-沙棘混交林（PPH）、沙棘純林（HM）全氮仍低于原地貌樣地。Frouz等[28]研究表明復墾土壤中存在N缺乏的問題，認為N缺乏將導致復墾土壤動物和微生物活動所需養分不足，對復墾土壤成土過程構成不利影響。因此，未來可能需要通過增施氮肥、有機肥等方式提高復墾土壤中N含量，以促進復墾土壤質量演替。

EOC主要由土壤中的易分解組分如多糖組成，同其他組分相比，EOC和土壤中微小粒徑、重組粒徑的結合比較密切，對有機碳中較穩定組分的敏感性比較高[25]。EOC來源及其活性特征決定EOC含量在不同土壤中變異較大，比如，Bhattacharyya等[29]認為印度一豆—麥輪作土壤中EOC占SOC比例為62%，而Culman[25]認為土壤中EOC比例為4%。本研究中EOC/SOC為8.69%～62.51%，且復墾土壤EOC所占比例處于UR樣地和UD樣地之間，這表明土地復墾增加了EOC含量，但仍沒有達到原地貌水平。DOC主要來源于新鮮碳素，主要包括植物殘體、根系和有機酸、酚類、糖和氨基酸等分泌物[30]。DOC在土壤中的含量由土壤的吸附/解吸過程決定，受粘土負電荷和鐵氧化物正電荷平衡的影響[30]。本研究刺槐-油松混交林（RP）復墾土壤中DOC/SOC含量顯著低于其他樣地，這可能和RP樣地立地特征有關系。研究表明，雨水沖刷容易降低DOC與黏土的粘結力，進而導致DOC隨降雨流失[31]，RP樣地為排土場邊坡，坡度達22°，大坡度造成的DOC流失可能是該樣地低DOC的原因。

從3種有機碳組分占總有機碳的比例看，復墾樣地活性碳比例顯著高于未復墾樣地，這表明復墾20a后土壤有機碳庫的活性組分在不斷增加。與原地貌相比，復墾土壤活性碳組分則較低，這表明復墾土壤有機碳活性仍沒有達到原地貌水平。張菁[32]發現隨著復墾年限增加，平朔礦復墾土壤有機質由結構簡單的低分子碳水化合物形態向分子結構復雜、多聚合較高芳香環結構和大分子物質演變，因此，復墾時間越長的土壤的分子量越大，芳香化和腐殖化程度越高。此外，由于復墾土壤缺乏分解木質素的擔子菌等腐生真菌，隨著復墾年限增加，復墾土壤中木質素等較難分解的穩定性有機質含量要高于原地貌土壤[33]。上述原因可能是復墾土壤活性碳組分低于原地貌土壤的原因之一。總之，植被重建后，隨著土壤總碳、氮庫總量的增加，土壤活性碳組分隨復墾時間而增加，但仍低于原地貌水平。值得注意的是，土壤碳、氮組分與土壤全鉀呈現負相關關系，這表明碳氮組分含量高的復墾土壤中全鉀含量低。其他礦區的相關結果表明，復墾土壤的鉀含量并沒有隨復墾時間增加而增加，反而在降低[34]，這可能是由于土壤質量恢復過程中，植物生長消耗了土壤中的鉀，而鉀素沒有得到補充所致。鉀缺乏是否對土壤碳、氮組分恢復構成抑制則尚需要進一步探究。

4 結 論

1）復墾24 a后，平朔礦土壤碳、氮組分含量得到顯著提高，但各樣地碳、氮組分含量差異顯著。刺槐-油松混交林的土壤有機碳、水溶性碳、易氧化碳、全氮、水溶性氮等含量高于其他復墾樣地和未復墾樣地。

2）復墾24 a后，平朔礦土壤碳、氮組分仍沒有達到原地貌水平。4個復墾樣地微生物生物量碳含量占土壤有機碳含量的比例顯著低于原地貌樣地，刺槐-油松混交林的水溶性碳含量占土壤有機碳含量的比例顯著低于原地貌樣地，而原地貌易氧化碳含量占土壤有機碳含量的比例顯著高于刺槐純林、白桿-青桿-沙棘混交林和沙棘純林。從3種有機碳組分含量之和占總有機碳含量之比看，原地貌樣地高于4個復墾樣地。

3）土地復墾顯著提高了土壤碳、氮組分含量，尤以刺槐-油松混交林效果最優，但復墾24 a后，土壤活性碳組分仍沒有達到原地貌水平。復墾土壤可能存在氮、鉀限制的特征，未來可通過施用氮肥、鉀肥等方式促進復墾土壤質量恢復。