我国土壤的重金属污染情况日趋严重,其中镉(Cd)元素在土壤中有较强的迁移能力,不仅给土壤生物带来毒害效应,也极易在植物中累积,进而通过食物链对人体健康造成伤害,因此一直以来受到人们的关注。传统基于污染物总浓度的土壤质量评价方法常常不能真实反映污染物的潜在毒性效应,因此本文采用室内模拟和野外实验相结合的方法,建立基于土壤有效态Cd和分子生物标志物相结合的生态风险早期诊断方法,以期获得不同有效态提取方法的Cd的毒性阈值,为更加快速、准确地评价土壤Cd污染的生态风险提供数据支持和理论基础。论文综合采用了现代化学分析技术和分子生物标志物的测定方法,选择了我国三类不同性质的代表性土壤(黑壤、黄棕壤、红壤),比较了四种不同金属生物有效态提取方法(DGT法、土壤溶液法、CaCl2法和HAc法)的提取效率,通过室内模拟实验测定了蚯蚓在重金属Cd暴露下的多种生态毒性效应,包括探讨蚯蚓体内活性氧自由基的积累情况,和由此引发的抗氧化防御系统酶的变化、金属硫蛋白的响应、脂质过氧化和蛋白质氧化损伤情况,从中筛选敏感可靠的生物标志物,并初步提出土壤生物有效态Cd对蚯蚓的毒性阈值。同时利用指数吸收模型对生物有效态Cd和生理生化指标进行非线性拟合,探讨了生物有效态Cd和生物毒性效应的相关关系。并将蚯蚓生物标志物用于野外Cd污染土壤的早期诊断,对室内模拟实验的结果进行验证,为土壤的生态风险评价和质量评估提供科学依据,同时也为国家环境质量标准的修订、基准的制定提供参考和基础数据。主要研究结果归纳如下：(1)室内实验和野外实验结果均表明,与土壤总Cd含量相比,四种化学法提取的有效态Cd含量与赤子爱胜蚓体内蓄积的Cd含量相关性更高。说明生物有效态Cd更能较好地预测蚯蚓的实际Cd暴露量。(2)实验再次证明Cd可以显著诱导蚯蚓体内活性氧自由基的产生、抗氧化防御系统酶SOD、GST含量的升高以及金属硫蛋白(MT)的响应；在高浓度Cd污染的土壤中,蚯蚓体内的蛋白质羰基PCO含量显著增加,并产生脂质过氧化损伤。其中,·OH、MT、MDA、PCO是被证实可以用于生态风险早期诊断的敏感且稳定可靠的生物标志物。(3)利用指数吸收模型对生物有效态Cd和蚯蚓若干毒性效应指标数据进行拟合,两者之间存在明显的剂量—效应关系,说明毒性作用和化学提取法提取的生物有效态重金属关系密切。生物有效态Cd有希望替代总量成为蚯蚓实际暴露Cd浓度。(4)通过室内Cd暴露实验初步获得了蚯蚓的生理生化指标响应阈值范围：其中基于土壤总Cd浓度的阈值范围相差较大(0.1～1.0 mg/kg),而基于有效态Cd的阈值在三类土壤中变化范围较窄(DGT-Cd在1.65-2.00μg/L、土壤溶液2.01～3.88μg/L、HAc-Cd 0.146～0.813 mg/kg和CaCl2-Cd 0.0292～0.0327 mg/kg)。超过此阈值的Cd污染土壤会导致蚯蚓的敏感生化指标产生响应,在高浓度下则会产生氧化性损伤,进而影响土壤生态系统的安全。野外实验结果表明,在实验可控范围内, Cd对蚯蚓产生最低效应浓度在DGT-Cd 2.03 μg/L、土壤溶液Cd 1.92 μg/L、HAc-Cd 0.745 mg/kg和CaCl2-Cd 0.0340 mg/kg处,符合前期室内模拟研究得出的早期伤害阂值范围。进一步证明基于生物有效态的Cd污染土壤早期诊断更为稳定可靠,化学法提取的有效态Cd浓度有望代替土壤总Cd作为土壤质量评价标准。(5)应用蚯蚓造成早期伤害的有效态Cd阈值,同时结合小麦籽粒Cd含量的生态风险评估模型,对宜兴丁蜀镇的16处Cd污染土壤进行了综合风险评价。结果表明：S15, S6, S16, S14不具备生态风险,无需修复；S1,S7,S13已经具有低生态风险,需要钝化修复；其余所有样点则具有极高生态风险,急需进行修复。全文为基于有效态Cd和分子生物标志物的土壤生态风险早期预警和评估诊断提供了新思路。