近年来,随着人们对天然抗氧化物质和优质水果需求的不断增加,水果中的生物保健活性成分备受关注。葡萄(Vitis vinifera L.)因其具有丰富的营养和保健生物活性物质而备受人们的喜爱。水分是一切生命体赖以生存的物质基础,直接影响着果实的生长、发育和品质的形成。目前,关于葡萄水分适应性方面的研究多集中于露地栽培葡萄,而对设施可控条件下调亏灌溉对葡萄抗氧化相关生物活性物质的动态变化规律及与之相关的代谢酶活性研究甚少。本研究以“户太8号”葡萄为材料,揭示了不同水分条件下(50%~60%和75~90%田间持水量)灌溉方式(充分灌溉,FI;调亏灌溉,DI)和栽培环境对葡萄不同发育时期(葡萄萌芽~坐果期,DI1;坐果~完全成熟期,DI2;萌芽~开花期,DI3;开花~果实膨大期,DI4;果实膨大~完全成熟期,DI5;果实膨大~转色期,DI6;转色~始熟期,DI7;始熟~完全成熟期,DI8)不同组织部位的抗氧化生物活性物质、相关酶活性和底物L-苯丙氨酸的影响及影响机制,建立了以模糊综合评价法为主体的对葡萄品质、产量和水分利用效率综合效益分析体系。本研究结果可为设施栽培葡萄节水、优质高效生产提供理论依据。主要研究结果如下:(1)调亏灌溉可以促进葡萄生物活性物质的累积和抗氧化活性提高,但其促进效果与栽培环境有关。温室葡萄始熟~完全成熟期为提高生物活性物质的最佳土壤水分亏缺时期,该时期进行调亏灌溉可提高葡萄多个部位的白藜芦醇(果籽和果肉)、原花青素(果皮和匀浆)、花色苷和总酚(果肉和匀浆)含量。遮雨棚葡萄转色~始熟期为提高生物活性物质的最佳土壤水分亏缺时期,该时期进行调亏灌溉可提高葡萄多个部位白藜芦醇(果籽和果肉)、原花青素(叶片和匀浆)、花色苷(果肉)和总酚(叶片)的含量。生物活性物质含量的多少与生育期和组织部位有关。温室和遮雨棚葡萄中生物活性物质含量表现为果籽中最高,果肉中最低。匀浆为最佳饮食方式,果皮和果籽可用于商业上大量生物活性物质的提取加工。原花青素对2’-联氨-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS·+)和亚铁还原能力(FRAP)抗氧化活性表现为正向的直接影响,原花青素为抗氧化性最强的生物活性物质。(2)调亏灌溉增强了葡萄叶片和果实组织中生物活性物质合成相关酶活性,利于底物L-苯丙氨酸的累积,酶活性的强弱决定了生物活性物质的含量。温室葡萄始熟~完全成熟期为提高相关酶活性和代谢底物的最佳土壤水分亏缺时期,该时期进行调亏灌溉可提高葡萄多个部位的PAL(果皮)、4CL(叶片、匀浆和果皮)活性和L-Phe含量(叶片、匀浆和果皮),抑制了PPO活性(叶片)。遮雨棚转色~始熟期为提高相关酶活性和代谢底物的最佳土壤水分亏缺时期,该时期进行调亏灌溉可提高葡萄多个部位PAL(叶片和果肉)、C4H(叶片、果籽和果肉)、4CL活性(果籽)和L-Phe(叶片、果皮和果肉)含量,抑制了PPO活性(叶片、匀浆和果籽)。两种栽培环境下,PAL、C4H和4CL活性均表现为果籽中最大,果肉中最小,而PPO表现为果肉中最强,果籽中最弱;葡萄各组织间L-Phe含量差异不大,其中果皮中L-Phe含量最多,为生物活性物质的合成提供了底物。生物活性物质含量的多少与生育期和组织部位有关。相关性分析得知,果籽中白藜芦醇、原花青素和花色苷均与C4H和4CL呈极显著正相关。酶活性对生物活性物质的影响是:PAL和4CL分别对白藜芦醇和总酚正向直接影响、4CL和L-Phe对原花青素有正向直接影响、C4H和4CL对花色苷有正向直接影响,4CL为调亏灌溉增加生物活性物质含量的关键调节酶。(3)保证葡萄生理需求的前提下,适当控水可以提高葡萄果实可溶性糖(SS)、可溶性固形物(TSS)、可溶性蛋白(SP)和维生素C(VC)的含量,同时抑制果实内过量可滴定酸(TA)的累积,在增加葡萄果实营养的同时提升口感风味。温室和遮雨棚果实膨大~完全成熟期为改善葡萄营养品质的最佳调亏灌溉时期;温室和遮雨棚对照FI葡萄匀浆中SS,TA,TSS,VC和SP含量大于果肉,但果肉中TSS/TA大于匀浆中,温室葡萄匀浆和果肉中VC和SP含量高于遮雨棚;葡萄匀浆和果肉中营养品质指标的变化一致;温室和遮雨棚萌芽~开花期调亏灌溉节水稳产,增加水分利用效率。(4)基于葡萄保健品质、营养品质、产量和水分利用效率等方面的模糊综合评价结果可知,温室果实膨大~完全成熟期调亏灌溉葡萄综合品质最优,综合效益最高;遮雨棚葡萄果实膨大~完全成熟期调亏灌溉综合品质最优,萌芽~开花坐果期调亏灌溉综合效益最高;但始熟~完全成熟期调亏灌溉能更有效提高温室和遮雨棚葡萄综合品质和综合效益。综上所述,温室和遮雨棚葡萄果实膨大~完全成熟期调亏灌溉可以促进葡萄多个组织生物活性物质的累积和抗氧化活性的提高;增强了葡萄叶片和果实组织中生物活性物质合成相关酶活性,利于底物L-苯丙氨酸的累积;可改善葡萄品质,提高水分利用效率。然而,始熟~完全成熟期调亏灌溉更有效。