任占兵
跑步經(jīng)濟(jì)性(Running Economy,用 RE表示)是決定耐力跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)的關(guān)鍵生理學(xué)指標(biāo)之一[9],RE可以評(píng)價(jià)耐力跑運(yùn)動(dòng)員的能量節(jié)省化水平[21]。有研究認(rèn)為,在最大耗氧量(O2max)相似的情況下,用RE來評(píng)價(jià)跑步運(yùn)動(dòng)員的耐力比較好[7,10,17]。RE是指在次極限強(qiáng)度的固定速度下跑步,耗氧量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)每分鐘每單位體重的耗氧量[3,7,8,18]。具有相似競(jìng)技水平和相似O2max的高水平萬米跑運(yùn)動(dòng)員,RE在很大程度上決定了萬米的成績(jī)[7,15]。但是,迄今為止,尚未見中跑運(yùn)動(dòng)員 RE與運(yùn)動(dòng)成績(jī)之間關(guān)系的報(bào)道。那么,對(duì)于中跑運(yùn)動(dòng)員來說,RE與中跑成績(jī)之間是否也具有一定的相關(guān)性?解決了這個(gè)問題,將會(huì)對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)中跑項(xiàng)目的規(guī)律特征,完善中跑項(xiàng)目的理論基礎(chǔ)知識(shí),促進(jìn)RE在中跑項(xiàng)目科學(xué)訓(xùn)練過程的訓(xùn)練監(jiān)控都將具有一定的幫助。
1.1 研究對(duì)象
北京體育大學(xué)競(jìng)技體育學(xué)院受過良好訓(xùn)練的男子中跑運(yùn)動(dòng)員15人。為了排除運(yùn)動(dòng)成績(jī)差異過大對(duì)RE的影響,本研究根據(jù)800 m測(cè)試的運(yùn)動(dòng)成績(jī),篩選了12名運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)谕凰降氖茉囌?成績(jī)?yōu)?15.43±2.64 s),排除了由于傷病等原因沒有跑進(jìn)2 min的3名運(yùn)動(dòng)員;為了進(jìn)一步排除O2max差異過大對(duì)RE的影響,本研究測(cè)試12人的O2max,根據(jù)O2max相對(duì)值,篩選出O2max基本在同一水平的7人(剔除了O2max在65 ml/kg/min以上的5名運(yùn)動(dòng)員,選擇O2max在57.49±3.07 ml/kg/min左右的7名運(yùn)動(dòng)員的RE(RE是運(yùn)動(dòng)員在12 km/h速度下的耗氧量)作為因變量。
1.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試
具體測(cè)試儀器包括:MAXII-運(yùn)動(dòng)肺功能測(cè)試系統(tǒng)、polar心率遙測(cè)系統(tǒng)、秒表等。測(cè)試系統(tǒng)校對(duì)后,受試者戴上氣體收集面罩、polar心率帶和安全裝置。準(zhǔn)備好后,受試者上跑臺(tái),啟動(dòng)跑臺(tái)。第1 min坡度為1%,速度逐漸增加到8.0 km/h,保持1 min;之后,保持坡度1%,以1 km/min的速度遞增,直到速度增加到18 km/h后,坡度每分鐘增加1%,速度均保持18 km/h,視個(gè)人能力坡度逐級(jí)遞增,直至力竭。出現(xiàn)O2max水平確定停機(jī)后,跑臺(tái)慢慢減速到開始準(zhǔn)備活動(dòng)時(shí)的強(qiáng)度,測(cè)試地點(diǎn)在北京體育大學(xué)科研中心。
表1 本研究受試者的基本情況一覽表 (n=7)
1.2.2 跑步經(jīng)濟(jì)性(RE)測(cè)試
測(cè)試過程同Daniels[12]和任占兵的方法[1]。在O2max測(cè)試后隔日,讓受試者在跑臺(tái)上以一個(gè)低于正式負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)的跑速熱身3 min;然后安裝心率遙測(cè)儀,佩戴呼吸面罩等,測(cè)定受試者坐位安靜時(shí)心率和氣體代謝各變量;達(dá)安靜時(shí),令受試者上跑臺(tái),開始測(cè)試RE值。測(cè)試過程中,運(yùn)動(dòng)員分別在65%、75%和85%O2max 3個(gè)強(qiáng)度下分別持續(xù)跑5 min,最后1 min的耗氧量用來評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的RE。
1.3 數(shù)據(jù)處理
運(yùn)動(dòng)成績(jī)與RE的相關(guān)性分析以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,主要運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 16.0與Origin 8.0。
在測(cè)試RE之前,對(duì)12名一級(jí)水平的男子中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員用MAXII-運(yùn)動(dòng)肺功能測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,初步得出了O2max、CO2、VE、HR等指標(biāo)。根據(jù)O2max值、運(yùn)動(dòng)員的身體狀況等因素,選擇了O2max值較接近的7名受試者作為研究對(duì)象。7名受試者的O2max平均值為57.49 ±3.07 ml/kg/min,呼吸交換率峰值為1.42±0.13,HR-max為198±12.18 b/min。
表2 本研究受試者O2max等代謝指標(biāo)峰值一覽表
表2 本研究受試者O2max等代謝指標(biāo)峰值一覽表
O2 (l/min) O2 (m l/kg/min) CO2 (m l/min) VE(l/min) HR(b/min) X 3.66 57.49 4 958.86 152.98 198.43 SD 0.27 3.07 255.40 11.78 12.18
2.2 RE測(cè)試結(jié)果
2.2.1 RE測(cè)試速度的確定
2.2.1.1 確定速度與對(duì)應(yīng)的耗氧量值
在測(cè)試RE之前,要先確定其負(fù)荷大小。本研究 RE負(fù)荷65%,75%,85%O2max。在測(cè)試O2max的過程中,每15 s收集一次氣體,計(jì)算出每個(gè)速度與對(duì)應(yīng)的每分耗氧量結(jié)果。
表3 本研究受試者速度與對(duì)應(yīng)的每分耗氧量測(cè)試結(jié)果一覽表
2.2.1.2 相關(guān)性分析
為了確定速度與耗氧量的關(guān)系,用SPSS對(duì)速度與每分平均耗氧量進(jìn)行相關(guān)分析,先做出速度與O2相互關(guān)系的散點(diǎn)圖。從圖1可以看出,散點(diǎn)分布基本上位于一條直線,由此肯定跑步速度與平均耗氧量之間呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系。通過利用計(jì)算相關(guān)系數(shù)的方法對(duì)它們之間的關(guān)系作進(jìn)一步的相關(guān)性分析,計(jì)算出相關(guān)系數(shù)矩陣,得出跑步速度與平均O2之間相關(guān)系數(shù)為0.988,相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)的概率P值近似為0,當(dāng)顯著性水平a=0.01時(shí),跑步速度與平均O2之間呈現(xiàn)出高度相關(guān)。因此,可以用平均耗氧量來預(yù)測(cè)跑步速度,進(jìn)一步對(duì)速度與平均耗氧量做線性回歸分析,從而確定測(cè)試強(qiáng)度。
2.2.1.3 建立回歸方程
注:X是每分鐘的耗氧量,Y是跑臺(tái)速度。
圖1 本研究受試者速度V與O2關(guān)系散點(diǎn)圖
在線性回歸分析中,常常用 R2判定系數(shù)判定一個(gè)線性回歸直線的擬合程度,即用來說明用自變量解釋因變量變異的程度,在本研究中R2=0.98,說明該方程的擬合優(yōu)度非常好。
表5是所用模型的檢驗(yàn)結(jié)果,從表5中可見,當(dāng)顯著性水平α=0.01時(shí),X與 Y之間有著非常顯著的線性關(guān)系,即所用的回歸方程(1)非常顯著。
表6給出了包括常數(shù)項(xiàng)在內(nèi)的系數(shù)t檢驗(yàn),當(dāng)顯著性水平α=0.01時(shí),此回歸方程(1)的建立具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)回歸方程(1)求出65%,75%,85%O2max對(duì)應(yīng)的耗氧量及速度值。在本研究確定65%,75%,85%O2max對(duì)應(yīng)的測(cè)試速度值依次為12、14和16 km/h。該速度與前人[12]研究RE選用的速度基本上相似。
表4 本研究模型擬合優(yōu)度檢驗(yàn)一覽表
表5 本研究方差分析結(jié)果b一覽表
表6 本研究模型系數(shù)及檢驗(yàn)結(jié)果一覽表
表7 本研究受試者65%,75%,85% O2max對(duì)應(yīng)的耗氧量及速度值一覽表
表7 本研究受試者65%,75%,85% O2max對(duì)應(yīng)的耗氧量及速度值一覽表
65%O2max 75%O2max 85%O2max O2(ml/kg/min) 37.37±2.00 43.12±2.30 48.87±2.61 V(km/h) 12.25±0.64 14.04±0.70 15.79±0.79
2.2.2 RE測(cè)試結(jié)果
本研究選擇12、14和16 km/h 3個(gè)速度測(cè)試RE,得出7名運(yùn)動(dòng)員在3個(gè)不同RE測(cè)試速度下的RE值。
對(duì)RE測(cè)試結(jié)果進(jìn)行方差奇性檢驗(yàn)值為1.28,概率P值為0.30。如果顯著性水平P為0.05,由于概率P值0.30大于顯著性水平,不應(yīng)拒絕零假設(shè),認(rèn)為不同組別 RE的總體方差差異不具有顯著性,滿足對(duì)RE測(cè)試結(jié)果進(jìn)行方差分析的前提要求。
當(dāng)各組方差齊時(shí)可用的兩兩比較方法進(jìn)行方差分析。S-N-K法不但能夠比較均數(shù)之間的差異,而且,還能夠根據(jù)計(jì)算結(jié)果分組。表9是用S-N-K法進(jìn)行兩兩比較的結(jié)果,在表格的縱向上各組均數(shù)按大小排序,然后,在表格的橫向上被分成了3個(gè)亞組,不同亞組間的P值小于0.05,而同一亞組內(nèi)的各組均數(shù)比較的P值則大于0.05。從表8可見,RE12、RE14和RE16被分在了3個(gè)不同的亞組中,因此,3組間兩兩比較均有差異;由于各個(gè)亞組均只有1個(gè)組別進(jìn)入,因此,最下方的組內(nèi)兩兩比較P值均為1.000。
圖2 本研究受試者不同速度下的RE測(cè)試結(jié)果圖
表8 本研究受試者不同RE測(cè)試速度下RE的測(cè)試結(jié)果一覽表(ml/kg/min)
表9 本研究受試者不同RE測(cè)試速度下RE的多重比較檢驗(yàn)一覽表
為了探索不同速度下的RE排序是否一致,進(jìn)一步對(duì)7名運(yùn)動(dòng)員不同速度下RE水平的排序進(jìn)行 Spearman秩相關(guān)分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在顯著性水平a=0.01下,RE12分別與RE14和 RE16的相關(guān)系數(shù)r=0.71(P=0.07)和r=0.68(P=0.09);而RE14和 RE16的相關(guān)系數(shù)r=0.89(P=0.007)。該研究結(jié)果表明,7名運(yùn)動(dòng)員 RE12的排名分別與 RE14和RE16的排名不存在相關(guān)性,而7名運(yùn)動(dòng)員RE14和RE16的排名相關(guān)性存在高度顯著性,所以,從統(tǒng)計(jì)學(xué)上并不能得出不同速度下RE的排序也具有一致性。
表10 本研究Spearman秩相關(guān)分析結(jié)果一覽表
但是,從圖3可見,不同速度下的 RE表現(xiàn)出一定的趨勢(shì),即800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)胶玫倪\(yùn)動(dòng)員,具有在3個(gè)速度下的RE也越好的趨勢(shì),800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)讲畹倪\(yùn)動(dòng)員,具有在3個(gè)速度下RE也越差的趨勢(shì)。
2.3 RE與運(yùn)動(dòng)成績(jī)的相關(guān)研究
從圖4的RE與運(yùn)動(dòng)員的800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)可以看出,散點(diǎn)分布分別朝著橢圓的兩個(gè)長(zhǎng)軸,由此假設(shè)跑步速度與平均耗氧量之間呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系。通過對(duì)800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)與耗氧量關(guān)系進(jìn)行Person相關(guān)分析,得出運(yùn)動(dòng)成績(jī)與RE12、RE14和RE16之間相關(guān)系數(shù)r分別為0.925(P= 0.003)、0.769(P=0.043)和0.65(P=0.114),即,當(dāng)顯著性水平α=0.05時(shí),800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)與RE12和RE14的相關(guān)性呈顯著性。
圖4 本研究RE與800 m成績(jī)關(guān)系散點(diǎn)圖
進(jìn)一步對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)排列順序與RE排列順序進(jìn)行Spearman秩相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)的排列順序和RE12的排列順序相關(guān)性高度顯著(r=0.98,P=0.00); 800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)的排列順序與 RE12和 RE16的排列順序相關(guān)性均不顯著(r=0.75,P=0.054;r=0.75,P=0.054)。
表11 本研究Spearman秩相關(guān)分析結(jié)果一覽表
1980年,Conley(1980)[7]等人將長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員10 km成績(jī)與241、268和291 m/min 3個(gè)速度下的RE水平進(jìn)行相關(guān)分析,發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)r分別為0.83、0.82和0.79。由此,Conley認(rèn)為,對(duì)于長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員 RE測(cè)試的速度選擇241 m/min是最宜負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。Krahenbuhl(1989)[15]認(rèn)為,3個(gè)速度下RE平均值所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度大約是50%,60%和70%O2max。T.Williams(1991)[22]的研究中,他所選擇測(cè)試RE的速度負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的O2max百分比也分別是50%, 60%和 70%O2max。Nelson等 (2001)[19]采用 70%O2max測(cè)試10 min跑的最后5 minO2用來評(píng)價(jià) RE。Braun等(2003)[4]和Chen等(2007)[6]在測(cè)試RE的過程中選用的強(qiáng)度為65%、75%和85%O2max。本研究選擇的負(fù)荷強(qiáng)度與Braun等(2003)[4]和 Chen等(2007)[6]的實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度相同,即為65%、75%和85%O2max。選擇這樣的強(qiáng)度主要原因是若相對(duì)強(qiáng)度高于85%O2max時(shí),往往引起受試者對(duì)有氧需求的不穩(wěn)定[22],而本實(shí)驗(yàn)的這些負(fù)荷均不高于85%O2max限度,且能反映RE。
筆者發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)員在 12.0 km/h速度下的耗氧量(RE12)與運(yùn)動(dòng)成績(jī)的相關(guān)性呈現(xiàn)高度顯著性,且其相關(guān)系數(shù)要大于RE14和RE16與800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)的相關(guān)系數(shù)。該研究成果表明,中跑運(yùn)動(dòng)員800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)胶?RE12水平越好,該發(fā)現(xiàn)與 Conley(1980)[7]、Nelson等(2001)[19]和Kyrolainen(2001)[16]等對(duì)長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的研究結(jié)果一致,即選擇較低負(fù)荷的測(cè)試速度評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的 RE水平比較適合。在本研究中發(fā)現(xiàn),如圖3所示,對(duì)于中跑運(yùn)動(dòng)員來講, 800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)胶玫倪\(yùn)動(dòng)員,具有在3個(gè)速度下的 RE也越好的趨勢(shì),800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)讲畹倪\(yùn)動(dòng)員,具有在3個(gè)速度下RE也越差的趨勢(shì)。
筆者還發(fā)現(xiàn),中跑運(yùn)動(dòng)員RE14和RE16的秩相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)高度顯著性,即說明中跑運(yùn)動(dòng)員在14 km/h的跑步速度下經(jīng)濟(jì)的話,那么在16 km/h的速度下也經(jīng)濟(jì)。該研究結(jié)果與Cavanagh(1990)[5]和 Kyrolainen(2001)[16]等人早期對(duì)長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的研究結(jié)論一致,即耐力運(yùn)動(dòng)員在某一特定速度下經(jīng)濟(jì)的話,那么他在其他跑速下也經(jīng)濟(jì)。但是,需要注意的是,筆者發(fā)現(xiàn) RE12分別與 RE14和 RE16的排列順序存在差異,其原因可能與樣本量或者中跑運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)特征具有一定的關(guān)系。該研究結(jié)果同時(shí)又證實(shí)了 Cavanagh (1990)[5]的觀點(diǎn),即運(yùn)動(dòng)員在一種跑步速度時(shí)被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)的,而在另一種跑步速度下不經(jīng)濟(jì)的可能性是存在的。
800 m跑應(yīng)該屬于“速度性”項(xiàng)目,其供能過程以無氧代謝為主。[2]這種觀點(diǎn)已經(jīng)獲得大部分的教練員和科研人員認(rèn)同。然而,值得注意的是,關(guān)于800 m跑的無氧與有氧比例問題,迄今為止并沒有定論,更缺少實(shí)證研究數(shù)據(jù)支撐,所以,上述觀點(diǎn)應(yīng)該受到質(zhì)疑。越來越多的學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),有氧代謝供能系統(tǒng)在800 m跑中的地位越來越重要。Spencer M R(2001)[20]研究了從200 m跑到1 500 m跑的能量代謝系統(tǒng)供能比例,研究發(fā)現(xiàn),800 m跑運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝系統(tǒng)供能占 66±2%;Duffield R (2005)[13]進(jìn)一步研究了400 m跑到800 m跑運(yùn)動(dòng)員的能量代謝系統(tǒng)供能比例,研究發(fā)現(xiàn),男子800 m跑運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝系統(tǒng)供能占60%,女子800 m跑運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝系統(tǒng)供能占70%;累計(jì)氧虧(accumulated oxygen deficit,AOD)能評(píng)價(jià)人體的無氧運(yùn)動(dòng)能力,Craig(1998)[11]研究了AOD與800m運(yùn)動(dòng)成績(jī)間的關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn),1%和10.5%跑臺(tái)坡度下測(cè)量的AOD與800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī)之間的相關(guān)性分別都不具有顯著性,該結(jié)論一方面說明了AOD并不能預(yù)測(cè)800 m運(yùn)動(dòng)成績(jī),同時(shí),也從一個(gè)側(cè)面反映了無氧代謝供能與800 m跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)之間的關(guān)系需要我們重新反思。RE是運(yùn)動(dòng)員在次最大強(qiáng)度下的耗氧量,主要反映了運(yùn)動(dòng)員對(duì)氧(有氧能力)的利用效率,筆者發(fā)現(xiàn),男子800 m跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)與RE12的相關(guān)性呈現(xiàn)高度顯著性,以及男子800 m跑運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)胶玫脑?那么,其在3個(gè)速度下的RE也表現(xiàn)出越好的趨勢(shì)。該觀點(diǎn)進(jìn)一步驗(yàn)證了Spencer和Duffield的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,即800 m跑的運(yùn)動(dòng)成績(jī)與運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝供能系統(tǒng)關(guān)系更密切,該成果也啟發(fā)了我們要重新認(rèn)識(shí)800 m跑的項(xiàng)目特征,教練員在訓(xùn)練過程中對(duì)800 m跑運(yùn)動(dòng)員的有氧代謝能力訓(xùn)練不容忽視。
1.中跑運(yùn)動(dòng)員在12.0 km/h速度下的耗氧量(RE12)與800 m跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)的相關(guān)性呈現(xiàn)高度顯著性,說明,800 m跑運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)胶?RE12水平越好;同時(shí)也發(fā)現(xiàn),選擇12. 0 km/h的測(cè)試速度評(píng)價(jià)中跑運(yùn)動(dòng)員的RE水平比較適合。
2.中跑運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)胶?那么,其在3個(gè)速度下的RE也表現(xiàn)出越好的趨勢(shì)。
3.運(yùn)動(dòng)員在一種跑步速度時(shí)被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)的,而在另一種跑步速度下不經(jīng)濟(jì)的可能性是存在的,該觀點(diǎn)同時(shí)有待進(jìn)一步深入研究。
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