本研究以苏州大学体育学院二级短跑运动员为研究对象，以逐级递增负荷力竭性自行车运动为模型，同步观察了运动前后血清、红细胞、尿液自由基代谢指标的变化，并首次应用灰色系统理论中的灰色关联分析方法，对其变化进行分析，研究发现：(1)逐级递增负荷力竭性自行车运动使受试者体内脂质过氧化反应加强，运动后5分钟血清、RBC、尿液MDA含量均明显增加，运动后20小时尿液MDA含量仍未恢复到安静时水平。(2)逐级递增负荷力竭性自行车运动造成机体自由基防御体系协同完整的抗氧化能力降低：运动后5分钟血清T-AOC明显下降，运动后20小时仍未恢复到安静时水平。运动对不同的抗氧化剂影响不同：运动后5分钟血清、尿液T-SOD活力明显上升，运动后20小时恢复：运动后5分钟、运动后20小时RBC CuZn-SOD活力无明显变化；运动后5分钟血清VE含量明显下降，运动后20小时恢复。(3)尿液MDA含量、尿液T-SOD活力是反映自由基代谢状态的灵敏指标。(4)灰色关联分析的结果显示，自由基防御体系的不同成分之间的相互影响不同；尿液T-SOD变化可能主要受到肾脏本身自由基代谢状态的影响；尿液MDA含量增加的机制可能主要由于机体各组织细胞中生成的MDA作为脂质过氧化的稳定降解产物而经肾脏排泻；其次是因为剧烈运动引起肾组织脂质过氧化反应加强，造成尿液MDA含量增加。