【目的】为了解马尾松纯林补植不同阔叶树种对土壤碳库的影响，筛选不同类型的阔叶化改造土壤高效固碳模式。【方法】在贵州省独山县国有林场内选择林分结构相似且具有代表性的马尾松 Pinus massoniana 人工纯林，经择伐后补植香樟 Cinnamomum camphora、楠木 Phoebe zhennan、南酸枣 Choerospondias axillaris、鹅 掌楸 Liriodendron chinense 阔叶树种 8～14 a，以未补植阔叶树的马尾松纯林为对照，分别设置 3 块样地，共 15 块， 采集 0～20、20～40 和 40～60 cm 的土壤，测定土壤理化性质和活性有机碳组分。【结果】补植不同阔叶树种对土壤碳库影响不同，对 0～20 cm 影响较为显著，对更深层土壤影响较小，0～60 cm 的土壤碳储量变化范围约 1.39～12.77 kg·m-2，其中，马尾松纯林和马尾松 + 南酸枣林的土壤碳储量较高，分别达到 212.35 和 203.51 kg·m-2，马尾松 + 香樟林土壤碳储量最低，约为 100.78 kg·m-2；补植阔叶树种后土壤 pH 值显著降低，而 MBC 显著增加；在 0～20 cm 土层，南酸枣 + 马尾松林土壤有机碳和全氮显著提升；补植阔叶树种后短期内土壤碳储量降低，但土壤氮储量无显著变化；补植楠木后土壤碳库活度和碳库活度指数提升，补植南酸枣后土壤碳库稳定性显著提升。【结论】优先选择叶片中初始木质素 / 氮值高的落叶阔叶树种能有效提升马尾松纯林土壤碳氮固持能力。马尾松纯林阔叶化改造短期内对土壤氮储量影响较小，土壤碳库一定程度下降后，可能需要 15 a 以上的恢复期。