工业革命以来，人类活动造成全球性的重金属污染。镉在环境中的积累对人类健康和生态系统安全造成危害。贡嘎山位于青藏高原东部，更接近人类活动范围，生态脆弱，面临的环境问题更加严重。在贡嘎山海螺沟冰川退缩区，发育着完整的原生中生演替序列，长达2公里的序列范围内生态因子变化小，人为干扰很小，植被类型丰富，有利于测定和模拟冰川退缩区植被演替序列镉动态。本研究在海螺沟冰川退缩区植被演替序列不同阶段设置7个固定样地，详细测定生态系统各组分镉含量，结合生物量、生产力等计算生态系统镉贮量及其在各层次的分配，探讨镉在土壤-植被体系中的生物地球化学特征及其时间动态，为全面揭示高山生态系统镉生物地球化学行为提供科学依据。论文主要研究结果如下:　　(1)在演替过程中，海螺沟冰川退缩区植被演替序列生态系统种群不断替代，生物多样性趋于丰富，层次更加清晰;活植物体生物量从11.42 t·ha-1逐渐增加到397.44 t·ha-1，群落结构趋于稳定;土壤表层pH下降Eh升高、厚度逐渐增加，52年以后元素含量与化学蚀变指数变化逐渐减慢并趋于稳定。经过121年的发展，生态系统结构与功能已达最优化，生态系统植被生物量与土壤表层发育已达到或接近成熟林水平，但土壤垂向上的发育与成熟林还有一定的距离。　　(2)植物的特性很大程度上决定了不同植物、不同部位镉含量的分布差异。冬瓜杨、柳树为镉的强富集物种，具有更高的镉转运能力，将更多的镉分配到地上，也可能在物体枯死时镉与锌等营养元素结合回流至干、枝、根中，造成枯枝与粗木质物残体中镉含量较活植物体的降低。云冷杉、沙棘和杜鹃转运和富集土壤镉能力较弱，其更倾向于将镉储存于根之中，特别是云冷杉。云冷杉、冬瓜杨、柳在发育中前期对重金属污染物的富集能力最强。演替过程中植物的更替，使得凋落物枝与叶中镉含量随着演替的进行而降低，这也决定了土壤表层镉含量动态，而土壤表层镉含量又影响着草本中镉含量动态。由于土壤的淋溶作用，演替后期土壤C层镉含量有所降低。土壤镉表现出明显的表层富集现象，且A0层、A层镉富集系数均高于10，大气沉降为其重要的人为来源。　　(3)经过121年的发育，生态系统中镉的总贮量由582.10 g·ha-1增加到1100.27 g·ha-1，大气沉降可能是生态系统镉的重要来源。土壤中镉贮量最高(70％以上)，其次是活植物体（30％以下），粗木质物残体中最少（不足2.5％）。随着演替的进行，土壤中的分配系数先下降后逐渐回升，而活植物体中分配系数与土壤的变化规律刚好相反。粗木质物残体分配系数随演替时间呈上拱形。52年是活植物体、土壤以及生态系统镉贮量、凋落物镉归还量、土壤与活植物体分配系数变化的拐点。植被虽然不是生态系统最主要的镉贮存库，但演替过程中的植被更替以及不同植被对镉积累能力的差异，主导了镉贮量在生态系统各层次的分配与时间变异。植物不断吸收土壤中的镉是土壤中镉分配系数降低而活植物体中升高的直接原因，而52年以后冬瓜杨的大量死亡，镉通过凋落物归还土壤，而云冷杉对镉的吸收能力弱，土壤分配系数回升。　　(4)海螺沟冰川退缩区生态系统发育过程中植被的生长和更替、土壤理化性质变化(pH、Eh)，对生态系统镉循环动态有着重要的影响。演替中期植物对镉具有高的吸收量与归还量，生态系统从大气、深层土壤、上游土壤径流等积累大量镉，生态系统镉的净积累量高，使得生态系统镉循环速率加快，更多的镉被分配至活植物体中，镉的土壤环境容量增加，生态系统为镉的汇。演替后期，冬瓜杨被对镉吸收能力弱的云冷杉代替，植物对镉的吸收量、归还量均下降，而土壤pH已降至镉的淋溶范围，土壤淋溶加强，生态系统镉的净积累量已降至很低，并有向负向发展的趋势，生态系统镉循环速率减慢，更多的镉又被分配至土壤中，镉的土壤环境容量降低，生态系统为镉微弱的汇，但很有可能成为镉的源，对下游水体造成威胁。