體育專業(yè)大學(xué)生和普通大學(xué)生Wingate及 HUR測力臺無氧能力測試的分析研究

趙永才

(唐山師范學(xué)院體育系,河北唐山063000)

人體無氧運動能力是指人體肌肉在無氧供能代謝狀態(tài)下身體做功的能力,通常用短時間內(nèi)、無氧條件下發(fā)揮出最大力量和速度做功快慢程度來表示[1]。不管是速度力量性項目,還是耐力性項目,無氧運動能力都是競技賽場上獲取優(yōu)異成績的重要因素之一,目前大量的研究集中于各個項目的運動員,對于不同專項的體育專業(yè)大學(xué)生無氧能力比較研究還不多。另外雖然針對人體無氧能力測試方法較多,但大學(xué)生wingate無氧能力測試和測力臺縱跳測試相關(guān)性研究還極少,MONARK自行車10s、30s測試與測力臺瞬間爆發(fā)力測試各個指標(biāo)有何關(guān)系還不完全清楚。本文通過對不同專項體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生進(jìn)行不同方法的無氧測試,了解大學(xué)生不同時間的無氧能力,同時考察wingate無氧測試和測力臺無氧測試結(jié)果的關(guān)系,尋求簡便測試指標(biāo)來預(yù)測人體的無氧能力。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

唐山師范學(xué)院體育系不同專項男大學(xué)生27名以及非體育專業(yè)男大學(xué)生10名。體育專業(yè)大學(xué)生從事相關(guān)運動專項的訓(xùn)練至少一年以上,按專項分為田徑項目、武術(shù)項目、足球項目3個小組,普通大學(xué)生為對照組,主要來自經(jīng)濟(jì)管理系,無系統(tǒng)的訓(xùn)練史。各組人員之間年齡、體重、身高基本一致,無顯著性差異,詳細(xì)情況參考表1。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗方法。

1.2.1.1 實驗儀器。采用瑞典產(chǎn)MONARK894E自行車功率計進(jìn)行wingate無氧測試,負(fù)荷設(shè)置:功率車阻力(N)=阻力系數(shù)(0.075)×體重(kg)×9.8;芬蘭 HUR測力系統(tǒng)(HUR測力臺),兩種儀器都可以從不同角度測試學(xué)生時間長短不等的無氧能力。

1.2.1.2 指標(biāo)的選取。功率自行車測試指標(biāo):分別測試所有被試者Wingate 10s和30s的無氧能力,測量指標(biāo)及派生指標(biāo):最大功率(Peak Power:PP)、最大功率/體重(PP/kg)、最小功率(MIP)、平均功率(Average Power:AP)、平均功率/體重(AP/kg)、疲勞指數(shù)(Power Drop:PD)和測試過程中連續(xù)每5s的平均功率。

HUR測力系統(tǒng)測試指標(biāo):指標(biāo)包括起跳最大輸出功率(maximum power:MP)、最大輸出功率/體重(MP/kg)、起跳高度(height)、起跳速度(velocity)、最大力量(maximum force:MF)、最大力量/體重(MF/kg)。

1.2.1.3 測試步驟與要求。30s Wingate無氧測試步驟:先讓受試者做一般準(zhǔn)備活動,稍微出汗,當(dāng)心率恢復(fù)至100次/min左右時,進(jìn)行測試。調(diào)整好自行車的座高和腳踏,受試者熟悉測試的全過程并適應(yīng)自己將要進(jìn)行的負(fù)荷。在正式測試開始時,當(dāng)?shù)跑囁俣茸畲髸r負(fù)荷由零阻力加到預(yù)定阻力,受試者以最快的速度蹬車,旁觀者給予鼓勵和時間提示,以使受試者堅持運動到30 s結(jié)束,自行車的傳感器將數(shù)據(jù)傳遞給計算機(jī)。充分休息后進(jìn)行的10s Wingate無氧測試也采用同樣步驟和方法。

HUR測力系統(tǒng)測試步驟:對大學(xué)生原地垂直自由縱跳過程中無氧爆發(fā)力進(jìn)行測試,測力臺放置平穩(wěn),體重測試前清零,受試者站立在測力臺上正中部位稱重,然后在規(guī)定時間內(nèi)盡全力垂直自由縱跳,落點依然在原位,儀器通過計算機(jī)自動輸出相關(guān)數(shù)據(jù),動作重復(fù)兩次,取最佳測試結(jié)果為學(xué)生縱跳成績。

1.2.2 統(tǒng)計方法。使用SPSS11.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,采用獨立樣本 T檢驗和一元方差分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)以mean±sd表示,p<0.05表明具有顯著性差異,p<0.01表明具有非常顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生30s無氧能力測試結(jié)果與分析

Wingate 30s無氧測試實驗中,PP反映肌肉短時間輸出功最高水平,一般在前兩個5s即可出現(xiàn),可作為評價磷酸原供能能力的一個重要指標(biāo)。AP則反映肌肉維持較高功率的耐力,可以評價糖酵解系統(tǒng)供能能力[2]。

三個項目組成的體育專業(yè)全部學(xué)生和對照組學(xué)生30s Wingate無氧測試結(jié)果見表2。體育專業(yè)學(xué)生除了0～5s啟動階段功率、PD和 MIP與對照組無顯著性差異外(P>0.05),其余指標(biāo)都顯著高于對照組,尤其是AP和AP/kg明顯高于對照組學(xué)生,具有非常顯著性差異(p<0.01),說明體育專業(yè)男生無氧運動能力要強(qiáng)于普通學(xué)生,尤其是短時間糖酵解供能方面的優(yōu)勢更加顯著。陳品[3]的研究發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)女生的AP、PP明顯高于普通女生,而 PD明顯低于普通女生,認(rèn)為體育專業(yè)女生無氧能力強(qiáng)于普通女學(xué)生。而本次研究也說明男生同樣存在這樣的規(guī)律,不同的是本次研究并沒有發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)男生和普通男生在疲勞指數(shù)上存在明顯差異,即最大功率減少幅度無顯著差異?？傮w上體育專業(yè)男生無氧輸出功率無論是絕對值還是相對值都強(qiáng)于普通男生,但本研究還不能認(rèn)為體育專業(yè)學(xué)生抗疲勞能力強(qiáng)于普通學(xué)生。

30s無氧測試過程中除了第一個5s體育專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生輸出功率無明顯差異外(p>0.05),在剩余的時間段內(nèi),任何一個5s體育專業(yè)學(xué)生輸出功率都高于普通學(xué)生,并且具有非常顯著性差異(p<0.01),這說明在啟動早期兩組學(xué)生的功率輸出增長比較均衡,還不存在顯著差異,而兩組學(xué)生輸出功產(chǎn)生明顯差距是從測試5s以后才開始,而且這種差距一直持續(xù)到測試結(jié)束。

體育專業(yè)學(xué)生按專項分為三個小組,數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計檢驗發(fā)現(xiàn)三個小組之間無顯著性差異(p>0.05),這說明盡管學(xué)生從事不同體育專項訓(xùn)練和比賽,但這種訓(xùn)練與運動員專業(yè)訓(xùn)練存在很大差距,運動隊不同運動項目、運動成績的隊員存在明顯無氧能力的差距是遺傳基礎(chǔ)、常年訓(xùn)練和適應(yīng)所產(chǎn)生的結(jié)果,而本次研究沒有發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)不同專項男生無氧能力存在明顯差異。不同專項學(xué)生 PP、PP/kg、AP、AP/kg和5s以后每5s平均功率均顯著高于普通學(xué)生(p<0.05),這和體育專業(yè)學(xué)生整體與普通學(xué)生的差異基本一致,值得注意的是武術(shù)項目學(xué)生不但PP、PP/kg明顯高于普通學(xué)生,而且也有高于田徑和足球項目學(xué)生的趨勢,并且在啟動后的前5s就明顯高于普通學(xué)生,這可能和武術(shù)項目的供能特點有關(guān)。大量研究證實武術(shù)套路運動中3種能量代謝都參加了供能,但以無氧代謝為主,無氧代謝中的糖酵解供能尤為重要[4,5],這提示武術(shù)專項學(xué)生可能具有較強(qiáng)的無氧能力,這需要增加樣本量進(jìn)一步研究。

本次受試對象接受無氧測試的數(shù)據(jù)和以往研究有較大差異,影響wingate無氧測試結(jié)果的因素包括負(fù)荷、環(huán)境、溫度、主觀用力等各種因素,其中負(fù)荷是最主要因素[6]。本次研究中體育專業(yè)學(xué)生 PP達(dá)到了983.94±110.90w,普通學(xué)生也達(dá)到了813.26±102.74w,超過了趙光圣[7]、高炳宏[8]等人研究的散打和柔道運動員的最高輸出功率,而且也高于張國海[9]研究的體育專業(yè)男生。這與測試條件的不同有密切關(guān)系,本次研究采用一般人群測試使用的阻力系數(shù)0.075),而目前運動員測試多采用0.075～0.110范圍內(nèi),前人研究的武術(shù)散打和柔道選手常用的系數(shù)是0.098。國外早期的研究認(rèn)為隨著阻力系數(shù)增加,PP具有拋物線樣的變化趨勢,意味著阻力系數(shù)一直增加,PP具有下降的可能[10,11],0.098對應(yīng)的PP落在拋物線的后半部分極有可能,這是否就是本研究測試結(jié)果超過專業(yè)運動員的原因,還有待進(jìn)一步研究。另外年齡、是否做準(zhǔn)備活動、氣溫、不同型號的功率車以及是否主觀用力等因素都影響著測試的數(shù)據(jù),比較不同人群研究數(shù)據(jù)需要盡可能統(tǒng)一測試環(huán)境和條件。

表2 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生30s wingate無氧能力測試結(jié)果

圖1 不同類別大學(xué)生30s無氧輸出功率對照圖

.2 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生10s無氧能力測試結(jié)果與分析

磷酸原供能在大強(qiáng)度運動早期起著重要作用,是評價無氧能力的重要方面,磷酸原供能系統(tǒng)供能效率最快且不需要氧氣,供能物質(zhì)主要是ATP和CP,不產(chǎn)生乳酸,但其維持時間短,維持最大強(qiáng)度運動的時間約6～8 s左右[12]。測定磷酸原代謝能力的無氧測試時間不宜過長,一般通過10～15 s最大能力持續(xù)運動試驗來完成,整個過程中輸出的 PP、AP越大,PD越小,表明磷酸原代謝能力越強(qiáng)。本次研究受試對象完成wingate 10s無氧測試結(jié)果如表3。

體育專業(yè)學(xué)生 PP達(dá)到了989.02±122.35w,PP/kg達(dá)到了14.33±1.38 w/kg,尤其是武術(shù)項目的學(xué)生 PP更是超過了1 000w,而李之俊[13]等人研究的短距離自行車男選手

P和PP/kg分別達(dá)到了1 149.00±48.36w和14.70±1.00w,本研究的學(xué)生測試結(jié)果與這些優(yōu)秀運動員幾乎在一個水平,出現(xiàn)這種情況可能與測試條件不同有關(guān),李之俊類似研究中阻力系數(shù)采用的是0.098,大于本次的0.075,而且測試時間是15s,因此不能簡單認(rèn)為體育專業(yè)學(xué)生磷酸原供能水平與優(yōu)秀運動員一致,兩者測試條件不同,研究結(jié)果不具備可比性。

與30s測試結(jié)果類似,10s的無氧測試過程中,體育專業(yè)學(xué)生 PP、PP/kg、AP、AP/kg、5～10s功率均明顯高于對照組學(xué)生(P<0.05);PD和MIP和對照組學(xué)生比較還不存在顯著性差異(P>0.05),總體上講,體育專業(yè)學(xué)生磷酸原供能系統(tǒng)要強(qiáng)于普通學(xué)生,短時間功率輸出效率要比普通學(xué)生好。本研究發(fā)現(xiàn)無論是在10s還是30s的大強(qiáng)度運動中,體育專業(yè)學(xué)生一般是在5s后開始明顯強(qiáng)于普通學(xué)生,有研究[9]發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)男生組在任何一個5s區(qū)間AP都明顯高于女生組,但此研究沒有同性別學(xué)生不同時間區(qū)間的無氧能力對比,不能認(rèn)為和本研究有矛盾。因此筆者認(rèn)為同性別大學(xué)生無氧運動早期幾秒種做功效率差別不大,無氧能力強(qiáng)的學(xué)生群體在5s左右才開始體現(xiàn)出更強(qiáng)的持續(xù)做功能力。

不同專項體育生10s無氧能力也要好于普通學(xué)生,尤其是武術(shù)項目的學(xué)生無氧能力的優(yōu)勢更加明顯,不僅 PP、AP、AP/kg、0～5s和5～10s功率高于普通學(xué)生,具有非常顯著性差異(P<0.01),而且AP/kg明顯高于田徑項目學(xué)生,具有顯著性差異(P<0.05),提示武術(shù)項目的學(xué)生相對而言無論最大輸出功率還是持續(xù)做功都具有較高的能力。其他兩個專項學(xué)生相對與普通學(xué)生優(yōu)勢有所不同,田徑項目學(xué)生只有PP和最后5s的功率顯著性高于普通學(xué)生(P<0.05),體現(xiàn)了絕對爆發(fā)力的優(yōu)勢;而足球項目的體育生的AP、AP/kg和最后5s的功率又顯著性高于普通學(xué)生(P<0.05),體現(xiàn)了這個群體速度耐力或者忍受乳酸做功的優(yōu)勢。

表3 體育專業(yè)學(xué)生和非體育專業(yè)學(xué)生10s wingate無氧能力測試結(jié)果

圖2 不同類別大學(xué)生10s無氧輸出功率對照圖

.3 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生 HUR測力臺測試結(jié)果分析

功率自行車進(jìn)行的無氧能力測試主要評價的是人體下肢的無氧做功能力,下肢肌肉的絕對力量、發(fā)力快慢、抗疲勞等因素決定了wingate無氧測試結(jié)果的高低,但這種測試測試過程較為繁雜,阻力負(fù)荷不統(tǒng)一,30s內(nèi)是否主觀用力難以控制,因此不同的研究結(jié)果難以進(jìn)行橫向比較,這是wingate無氧能力測試不足之處。而目前利用測力臺簡便迅速測試人體下肢肌肉快速做功已經(jīng)非常普遍,兩種測試方法同時評價學(xué)生無氧能力的研究卻不多,本次研究針對學(xué)生的測力臺上的自由縱跳測試結(jié)果如表4。

體育專業(yè)學(xué)生整體上瞬間起跳做功能力要強(qiáng)于普通學(xué)生,MP、height明顯高于普通學(xué)生,具有非常顯著性差異(P<0.01),MP/kg、velocity也顯著性高于普通學(xué)生(P<0.05),但在起跳瞬間力量素質(zhì)上,體育專業(yè)學(xué)生僅有高過普通學(xué)生的趨勢,并無顯著性差異(P>0.05);武術(shù)和足球項目學(xué)生只是MP、height高于普通學(xué)生且具有顯著性差異(P<0.05),力量、速度只有高于普通學(xué)生的趨勢;而田徑項目學(xué)生測試結(jié)果和體育專業(yè)學(xué)生整體相似,MP、MP/kg、height、velocity均明顯高于普通學(xué)生(P<0.05);三個專項學(xué)生之間的相關(guān)數(shù)據(jù)無明顯差異?？傮w而言,體育專業(yè)學(xué)生不但10s、30s無氧能力強(qiáng)于普通學(xué)生,自由縱跳瞬間所體現(xiàn)出來的爆發(fā)力也強(qiáng)于普通學(xué)生,而且田徑項目學(xué)生在彈跳爆發(fā)力上有更強(qiáng)的趨勢。

同自行車測試結(jié)果對比來看,測力臺測試功率很高,體育專業(yè)學(xué)生最大輸出功率達(dá)到4 000w以上的水平,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了wingate無氧測試1 000w左右的水平,這種情況與測試條件不同有關(guān)。自由縱跳與10s、30s無氧測試相比只是瞬間完成動作,在幾百毫秒完成動作,屬于典型磷酸原系統(tǒng)供能,取決于A TP-CP的快速動員能力,完成動作時磷酸原還有剩余,肌肉的溫度、ATP酶、CK的活性等因素影響著該系統(tǒng)的快速利用能力[14]。而自行車測試持續(xù)時間較長,尤其是30s測試,糖酵解系統(tǒng)供能占很大比例,更多取決于磷酸原儲備的消耗水平和乳酸的消除能力,同時自行車蹬車每一瞬間其實是一條腿發(fā)力,這和縱跳雙腿同時發(fā)力不同,這些因素都是測力臺測試功率遠(yuǎn)高于wingate無氧測試的原因。

表4 體育專業(yè)學(xué)生和對照組學(xué)生測力臺自由縱跳測試結(jié)果

2.4 功率自行車和 HUR測力臺測試結(jié)果的相關(guān)性分析

MONARK無氧功率自行車和 HUR測力臺測試都可用于評價人體下肢肌肉無氧做功能力,但側(cè)重不同,測力臺測試的是下肢瞬間發(fā)力所表現(xiàn)出的無氧能力,爆發(fā)力好的人群可以克服更大阻力,快速完成負(fù)荷,可能具有較強(qiáng)的wingate無氧測試成績。閆琪[12]等人研究了北京優(yōu)秀女子柔道、足球等項目的運動員,發(fā)現(xiàn) HUR測力臺CMJ測試的 MP、MP/kg、height、velocity等指標(biāo)與30s無氧測試的最大無氧功率都具有顯著性正相關(guān)(P<0.01),認(rèn)為可以用測力臺測試的一些簡易指標(biāo)預(yù)測wingate測試的無氧能力,學(xué)生是否也有這種趨勢還不清楚,本文兩種儀器無氧測試結(jié)果相關(guān)性見表5。

體育專業(yè)學(xué)生10s和30s無氧測試中的 PP、AP與測力臺測試的MP、MF具有顯著性正相關(guān)(r=0.4～0.63,P<05),支持以前的研究結(jié)論,說明體育專業(yè)學(xué)生縱跳表現(xiàn)出的最大做功能力與wingate無氧能力測試結(jié)果具有很高的相關(guān)性。測力臺相對簡單易用,使用方便,耗時少,可攜帶至各種場所進(jìn)行測試,因此測力臺測試的結(jié)果不但可以評價學(xué)生的彈跳爆發(fā)力,而且可以預(yù)測學(xué)生下肢的無氧能力。和前人研究不同的是本次研究并沒有發(fā)現(xiàn)縱跳高度、速度和無氧測試指標(biāo)存在顯著正相關(guān),因此不認(rèn)為縱跳高度等一些更簡便的指標(biāo)可以預(yù)測學(xué)生的無氧能力。

普通學(xué)生只發(fā)現(xiàn)10s無氧測試中的PP和AP與測力臺測試的MP、MP/kg、MF具有正相關(guān),具有顯著性(r=0.64～0.85,P<0.05),而30s無氧能力測試相關(guān)指標(biāo)與測力臺測試指標(biāo)無顯著相關(guān)(P>0.05)。以上結(jié)果表明無氧測試時間越短,與測力臺測試相關(guān)度可能越大。同樣也沒有發(fā)現(xiàn)普通學(xué)生縱跳高度和速度與無氧測試指標(biāo)有顯著性相關(guān),甚至出現(xiàn)一些負(fù)相關(guān),可能與樣本量較少有關(guān)。

表5 MONARK功率自行車和 HUR測力臺兩種儀器無氧能力測試結(jié)果的相關(guān)性

3 結(jié) 論

3.1 體育專業(yè)學(xué)生wingate 30s無氧測試成績好于普通學(xué)生,最大功率、平均功率、5s后的輸出功率均高于普通學(xué)生,體育專業(yè)學(xué)生較長時間無氧運動能力強(qiáng)于普通學(xué)生,但不同專項體育生之間無氧能力還不存在顯著性差異,武術(shù)專項學(xué)生具備較強(qiáng)無氧能力的趨勢。

3.2 體育專業(yè)學(xué)生wingate 10s無氧測試成績好于普通學(xué)生,體育專業(yè)學(xué)生短時間磷酸原供能效率強(qiáng)于普通學(xué)生,武術(shù)專項學(xué)生同樣具備更強(qiáng)的磷酸原供能的趨勢,體育專業(yè)學(xué)生無氧運動早期和普通學(xué)生供能效率無差異,但5s后開始明顯超越普通學(xué)生。

3.3 體育專業(yè)學(xué)生自由縱跳無氧功率強(qiáng)于普通學(xué)生,絕對和相對最大功率、騰空高度和起跳速度明顯高于普通學(xué)生,不同專項體育生之間無明顯差距,但田徑專項學(xué)生縱跳無氧功率強(qiáng)于普通學(xué)生的優(yōu)勢要比武術(shù)和足球項目更明顯。

3.3 體育專業(yè)學(xué)生wingate 10s和30s無氧測試的輸出功率與縱跳最大功率、力量具有明顯相關(guān)性,而普通學(xué)生只是wingate 10s無氧測試功率和縱跳最大功率具有明顯相關(guān),測力臺上縱跳測試結(jié)果可以預(yù)測學(xué)生較長時間無氧做功能力。

[1] 王健.無氧能力間接檢測方法研究進(jìn)展[J].中國體育科技,1999(6):11-14.

[2] 吳昊,馮美云.Wingate測試法的代謝研究[J].北京體育大學(xué)學(xué)報,1997,20(1):30-37.

[3] 陳品.體育系與普通系女大學(xué)生無氧工作能力與身體素質(zhì)相關(guān)性分析[J].北京體育大學(xué)學(xué)報,2008,31(7):939-940.

[4] 沈宏斌,龍行年.武術(shù)散打運動員上肢、下肢有氧、無氧能力的特征及訓(xùn)練的研究[J].武漢體育學(xué)院學(xué)報,2004,38(5):48-49.

[5] 崔志強(qiáng),魏勇,張杰.武術(shù)運動生理學(xué)、生物化學(xué)研究現(xiàn)狀與分析[J].山東體育學(xué)院學(xué)報,2001,17(2):44-46.

[6] 張輝,過平江.Wingate試驗的研究綜述[J].山東體育學(xué)院學(xué)報,2004,20(5):41-43.

[7] 趙光圣.優(yōu)秀武術(shù)散打運動員無氧代謝能力特征的研究[J].體育科學(xué),2006,26(3):64-66.

[8] 高炳宏,韓恩力,曹佩江.中國優(yōu)秀男子柔道運動員身體成分特征及與無氧代謝能力關(guān)系的研究[J].天津體育學(xué)院學(xué)報,2006,21(3):220-223.

[9] 張國海.體育教育專業(yè)大學(xué)生無氧工作能力的分析[J].北京體育大學(xué)學(xué)報,2004,27(5):642-643.

[10] 金花.無氧工作能力試驗的研究進(jìn)展[J].成都體育學(xué)院學(xué)報,1996(2):77-81.

[11] Sargeant AJ,et al.Maximum leg force and power output during short term dynamic exercise[J]Appl.Physiol,1981,51:1175.

[12] 姜文凱.神經(jīng)—肌肉抗疲勞能力與速度耐力[M].北京:人民體育出版社,2004:5-8.

[13] 李之俊,茍波,高炳宏.優(yōu)秀短距離自行車運動員無氧代謝能力特征研究[J].體育科學(xué),2005,25(12):28-31.

[14] 閆琪,邵蕓.HUR測力臺在評價優(yōu)秀運動員下肢能力方面的實際應(yīng)用[A].第七屆全國體育科學(xué)大會匯編(二)[C],2004.