6周淺水跑訓練對有氧能力及1 500m跑成績的影響研究

張曉暉

Shanxi University，Taiyuan 030006，China.

1 問題的提出

1.1 陸上有氧訓練的不足

陸上長跑訓練一直是用來發(fā)展有氧能力和耐力的傳統(tǒng)方式，其中多數(shù)是在硬表面完成，盡管有氧訓練的強度低，但由于它在整個訓練中所占的比例較大，由于下肢肌肉骨骼反復受到地面沖擊力的作用，勢必造成神經(jīng)肌肉系統(tǒng)負擔過重，進而引起關節(jié)和肌肉的損傷，造成諸如外脛夾，應力性骨折，肌肉勞損，骨盆，膝及踝關節(jié)等損傷，不少運動員不得不減少訓練或暫時停止下肢承重訓練［22］，然而對于運動員來說，3周的休息會導致心肺功能顯著下降，6周休息則會使最大攝氧量下降14%～16%［20］，這對高水平運動員來說損失難以估量。

當運動員處于過度疲勞或傷病恢復期時，往往需要避免進行承重訓練，當前，游泳、騎自行車是許多耐力項目經(jīng)常采用的發(fā)展有氧耐力的非負重形式的訓練手段，經(jīng)常進行這樣的訓練，雖然對發(fā)展有氧能力有一定的作用，但它們的運動形式最大的缺陷是動作缺乏特異性，參與動員的肌肉或肌肉的用力順序與專項動作有分歧，無法有效地提高整體的專項運動能力［1］，因為這種練習方式生物力學與實際的專項動作技術、速度等方面存在明顯差異，過多地進行該練習，反而會破壞原有的神經(jīng)－肌肉聯(lián)系，不利于專項運動成績的提高［5］。

陸上有氧訓練的另一缺點也是顯而易見的，從適應理論的角度分析，參與有氧訓練的主要肌肉是慢肌纖維，有氧訓練比例的增加勢必會造成對快肌纖維刺激的減少，進而影響運動員最大力量和快速力量的增長［2］，為此，如何解決有氧負荷下快肌的訓練問題成為增加有氧訓練比例的關鍵。

因此，需要尋找更多樣化的訓練方法和手段發(fā)展有氧能力，尤其是那些專項本身容易引起關節(jié)、韌帶和肌肉損傷的項目，應該選擇那些既能夠有效發(fā)展有氧能力，又安全的運動形式作為有氧訓練的輔助手段。

1.2 水中有氧訓練的出現(xiàn)

水中跑訓練的出現(xiàn)可追溯到20世紀80年代，1984年洛杉磯奧運會前，一些需要康復的運動員來到美國運動醫(yī)學學會醫(yī)治損傷，并體驗了一種新的康復性訓練——水中訓練，期望當損傷恢復時，依然能保持自己一流的體能水平。當時多數(shù)教練員和運動員只是把水中訓練作為一個有效的應急交叉訓練方式，以保持運動員康復期間的體能水平和訓練的積極性，但之后的變化出人意料，Mary Decker Slaney在水中訓練一個月后創(chuàng)造了2 000m世界紀錄；Joan Benoit Samuelson膝關節(jié)手術后，通過水中康復性訓練贏得了馬拉松比賽的金牌；Jeanette Bldden在水中進行嚴格的訓練，克服了腳傷帶來的影響，贏得了摘得1984年奧運會400m接力桂冠［18］。這些成功事例開始使教練員與運動員意識到，水中訓練可以作為一種新的訓練方式，融入他們的全年訓練計劃，不僅有助于傷病的康復，而且能維持并提高他們的運動能力，是陸上訓練以外的最佳選擇，水中訓練正是在此背景下開始真正進入專業(yè)的運動訓練領域。經(jīng)過多年的實踐與探索，如今水中訓練已成為許多職業(yè)運動員訓練過程中非常重要的一部分，成為德國、日本、澳大利亞、美國、巴西、英國等國家體適能行業(yè)中非常流行的練習方法，田徑、排球、足球、網(wǎng)球、高爾夫球、自行車、柔道等眾多項目的職業(yè)運動員，在水中進行各種身體素質與運動技術訓練，不僅涵蓋康復性訓練的意義，而且延伸到運動訓練的各個環(huán)節(jié)，作為陸上訓練的一種輔助與交叉訓練方式，納入整體訓練計劃。

水中跑是水中有氧訓練的主要方式，從簡單的意義上講，水中跑基本上是對陸地跑動作的模仿，不同的是在不同深度的水中完成的，其最大的優(yōu)勢在于低沖擊性。目前常見的水中跑形式包括深水跑（Deep Water Running，DWR）、淺水跑（Shallow Water Running，SWR），以及水中跑步機跑（Aquatic Treadmill Running，ATM），即在跑步機上進行的淺水跑。

在眾多關于水中跑有氧訓練的研究中，深水跑開展最早也最深入，多數(shù)研究認為，深水跑可以有效地提高有氧耐力、維持運動成績，但也有一些研究提出，深水跑的技術可能會部分鈍化攝氧量和心率反應，由于深水跑時雙腳不接觸地面，下肢缺乏地面的支持，再加上受到水的阻力、浮力等的影響，從而影響步率及潛在的運動單位的募集，產(chǎn)生與陸上跑不同的下肢肌肉運動學模式，可能影響陸上跑的技術動作［16、13］。與深水跑相比，淺水跑技術更好地模擬了陸上跑，更接近陸上跑的運動學，參與動員的肌肉及肌肉的用力順序與陸上跑具有高度特異性［9］，可能會產(chǎn)生與陸上跑類似的神經(jīng)肌肉的募集方式，并引起兩種活動之間有更好的訓練效果被轉移［14］。

目前，在我國水中跑有氧訓練剛剛開始起步，更多地是作為大眾健身的一種運動形式被采用，尚未在運動訓練領域開展全面、系統(tǒng)的理論與實踐研究，為此，本文對18名大學生運動員進行了為期6周的淺水跑（SWR）與陸上跑有氧訓練比較研究，探討淺水跑訓練是否能夠改善有氧工作能力和陸上跑競技成績，彌補陸上有氧訓練的不足，為健康運動員及進行康復性訓練的運動員提供更多的選擇。

2 研究對象與方法

2.1 對象與方法

18名身體健康的大學體育學院男生自愿參加了本實驗，年齡20.5±1.7歲，身高173.8±3.8cm，體重65.7±5.3kg，體脂百分比13.7%±4.8%，安靜心率63.5±6.1 b／min，隨機分為水中組和陸上組，所有受試者從未有水中跑訓練的經(jīng)驗，水中跑訓練在泳池中進行，水深約1.2～1.3m，水溫26℃～28℃。

整個實驗連續(xù)進行6周，兩組實施內容相同的的陸上跑與水中跑有氧訓練計劃，3次／周，40～45min／次，包括10min熱身和5min放松練習，訓練強度約為65%～75%HRmax。

圖1 本研究受試者進行淺水跑訓練圖Figure 1. Subjects Training in Shallow Water

2.2 測試指標

測試指標包括心率、血乳酸、˙VO2max、原地縱跳和1 500m跑。˙VO2max、原地縱跳及1 500m跑在實驗開始前一周和6周實驗結束后各測一次，與實驗間隔至少48 h，˙VO2max使用瑞典 MONARK 821功率自行車和PHYSIODYNE MAX－1型氣體分析儀直接測定；原地縱跳使用ZTTF－CSTF－ZT縱跳測試儀測定；心率變化采用芬蘭Polar RS 100心率表監(jiān)控；血乳酸指標分別在運動前、運動后4 min和8min取指血，用日本京都便攜式LT 1710血乳酸儀測定。

2.3 數(shù)據(jù)處理

對所獲數(shù)據(jù)運用SPSS 10.0軟件配對t檢驗，結果以均值±標準差（X±SD）表示，P＜0.05為具有顯著統(tǒng)計學差異。

3 研究結果

表1研究結果顯示，水中組HRmax低于陸上組，約為陸上的84.8%；血乳酸濃度水中組在運動后4min、8min均低于陸上組，但并無顯著差異（P＞0.05）；水中組 ˙VO2max和陸上組在6周訓練后較訓練前分別顯著提高8.9%和9.2%（P＜0.05），兩組間無顯著差異（P＞0.05）；1 500m跑成績水中組提高3.5%，與訓練前無顯著差異（P＞0.05），陸上組比訓練前提高顯著6.1%（P＜0.05）；原地縱跳成績水中組和陸上組分別提高6.5%和4.7%，水中組增幅顯著（P＜0.05），陸上組無顯著提高（P＞0.05）。

表1 本實驗測試結果一覽表Table 1 List of Experimental Result

4 分析討論

4.1 SWR對˙VO2max和1 500m跑成績的影響

有氧訓練的目的主要是改善機體有氧代謝的能力，通過系統(tǒng)的訓練改善機體對氧的攝取、運輸和利用以及氧消耗后代謝產(chǎn)物排出的機能。從這一角度來看，淺水跑訓練能夠從改善心肺功能與促進恢復兩方面達到發(fā)展有氧能力的目的。

˙VO2max是評定心肺功能和有氧能力的重要指標之一，本研究中，受試者通過為期6周的實驗，水中組和陸上組的˙VO2max分別顯著提高9.2%和10.7%（P＞0.05），兩組間沒有顯著差異，這與Town與Bradley（1991）以及其他幾項淺水跑（ATM）的研究結果一致（Gleim和Nicholas，1989；Pohl和 McNaughton，2003；Dowzer，1999），表明淺水跑（SWR及ATM）訓練可以產(chǎn)生與陸上訓練相媲美的心肺反應，顯著提高受試者的˙VO2max，改善其心肺功能和有氧工作能力。

然而，生理效益的維持并不能代表運動成績的進步，我們注意到，本研究中，雖然水中組˙VO2max有顯著提高，但1 500m跑成績在實驗前、后沒有顯著提高（P＞0.05），而陸上組˙VO2max和1500m跑成績均提高顯著（P＞0.05）。這與Eyestone等（1993）的深水跑（DWR）研究結果類似，他研究認為，通過深水跑訓練可以顯著提高受試者心肺功能，有助于保持陸上2英里跑成績，但并不會產(chǎn)生額外的價值。因此，說明水中跑訓練可作為陸上跑訓練的輔助／交叉訓練方式，以改善運動員的心肺功能、保持陸上跑競技水平，但并不能完全取代陸上訓練［8、15］，這一點需要引起特別的注意。然而，競技成績與統(tǒng)計學是兩個不同的概念，或許細微的差異在統(tǒng)計學上毫無意義，但當今世界比賽的成績差距往往只有1%秒，每位教練員、運動員都不會放棄在統(tǒng)計學上無意義的哪怕是1%s的提高，這是不容忽視的。

乳酸清除一直是有氧訓練中引人關注的問題，目前在水中跑的相關研究中對這一問題的看法尚存在分歧。在本研究中，盡管水中組血乳酸濃度在運動后4min、8min均低于陸上組，但并沒有顯著性差異（P＞0.05），而且也我們也沒有觀察到兩組間乳酸恢復速度有顯著差異，說明與陸上訓練相比較，淺水跑對于乳酸的清除可能沒有代謝優(yōu)勢。這一結果與文獻研究結果有所不同，如Town和Bradley（1991）［23］、Nakanishi等 （1999）［24］及 Fabrízio（2007）［10］等學者分別研究比較了不同運動方式（水中跑、陸上跑、騎車）對血乳酸的影響后指出，水中跑訓練的峰值血乳酸顯著低于陸上訓練，且運動后血乳酸恢復速度更快，證明水中跑訓練不僅減少了運動中乳酸的產(chǎn)生，而且能促進運動后乳酸的清除，雖然其機制尚不明確，但Nakanishi等認為，可能是由于水中運動促進了靜脈回流，及在運動中和運動后提供了不同與陸上的心血管和呼吸功能的生理反應造成的結果。本研究與上述研究結果的差異，可能是由于采用的研究方法不同造成的，如運動強度的影響、運動方式的不同造成主要肌肉群的動員不同、水溫的原因、浸沒的深度、毛細血管的募集以及實驗前營養(yǎng)的攝取不同等原因，從而對研究結果產(chǎn)生了不同影響。

水深的選擇對于水中跑來說非常重要的，因為水的淹沒水平對峰值心肺反應有相當?shù)挠绊?。Barbosa等（2007）［7］研究了不同程度身體沉浸的水中練習所導致的生理適應，結果顯示，當水深低于腰部時，流體阻力會大大提高代謝水平，增大參與者的˙VO2和HR；相反，當水深達到或超過腰部時，增加的浮力抵消了伴隨流體阻力所施加的運動量的增加，導致˙VO2和HR與陸上相似或減少；而更高水位的淺水跑，由于增加了來自正面的水的阻力，可能會降低跑的動力學，影響陸上跑的技術動作，因此，目前淺水跑水深的選擇多位于腰部。本研究中，水深1.2～1.3m，水中組平均身高約1.73m，即水深高于受試者腰部，接近劍突穴，根據(jù)浮力與水深的關系，機體承受的負荷約減少72%，結果顯示，以這樣的水深進行淺水跑訓練，能夠對心肺反應提供足夠的刺激，達到有氧訓練的目的。

與深水跑相比，淺水跑的研究開展較晚，且主要集中于水中跑步機跑（ATM）的研究，這些研究（Dowzer，1999；Gleim和 Nicholas，1989；Pohl和 McNaughton，2003；Mathew Silves，2007）普遍認為，利用水中跑步機完成淺水跑，可以減少向前運動時水給予機體的正面阻力，并可能引起與陸上相似的步態(tài)及肌肉募集模式，不易造成跑的動力學的退化，因此，在水中跑步機上步態(tài)更自然，有助于提高水中跑訓練的特異性，也許是一種較為理想的淺水跑形式。

4.2 SWR訓練的負荷

陸上長跑訓練一直是用來發(fā)展有氧耐力的傳統(tǒng)方式，如果運動員只運用長距離跑作為發(fā)展有氧能力的訓練手段，下肢的關節(jié)和肌肉將長期承受較大的沖擊負荷，很容易造成損傷。究其原因，造成損傷的這些機械負荷主要來自兩方面：一是負荷強度；二是負荷量，包括步頻和以這個刺激頻率的持續(xù)時間［3］。由此分析，可以通過兩種途經(jīng)預防損傷：一是降低跑速降低負荷強度，二是減少跑步的訓練量。但與之相沖突的是，在運動訓練的過程中，肌肉、骨骼需要應激或變化刺激才能得以發(fā)展，其中任何參數(shù)的減小均可能導致成績的降低，尤其是訓練強度，因為運動強度不僅是維持訓練生理效應與運動表現(xiàn)的關鍵因素，而且訓練強度的改變會直接影響到神經(jīng)－肌肉活動方式和供能系統(tǒng)的改變［19］。為此，如何平衡訓練負荷與損傷之間的矛盾是運動實踐中不可避免的問題。

水中跑有氧訓練的出現(xiàn)可有效地平衡這對矛盾，因為表明淺水跑在降低機械應力的同時，還能夠對機體提供足夠的刺激，達到改善心肺功能的目的，是一種低沖擊的有氧訓練方式。

與傳統(tǒng)陸上跑訓練相比水中跑最明顯的優(yōu)勢在于水中能夠平均分配身體負荷，如當水深及腰，重力將減少50%；水深至胸部時，重力減輕約85%；而當水深至頸部時，重力將減輕約90%［6］，故機體所承受的機械應力極小。本研究中，水深1.2～1.3m，水中組平均身高約1.73m，即水深受試者高于腰部，接近劍突穴，根據(jù)浮力與水深的關系，機體承受的負荷約減少72%，機體承受的機械應力大幅降低，減少了損傷的風險。

水中跑訓練與陸上訓練一樣，訓練強度是關鍵。本研究中，水中組與陸上組采用相同的訓練強度、持續(xù)時間和訓練頻率，結果顯示，通過為期6周的水中訓練，顯著改善了受試者的˙VO2max水平，并維持了其1 500m陸上跑成績，同時我們觀察到，訓練過程中水中組HRmax低于陸上組，約為陸上的84%，這與文獻研究結果接近。Svedenhag（1992）研究證實，進入低于體溫的水中，如果運動相同負荷，水中運動的心率要比陸上運動約減少13%，這主要歸因于中央血量的變化，在水中運動時，由于靜水壓的影響促進了靜脈回流，使心臟前負荷、搏出量增加，在Starling機制的調節(jié)下，機體通過心率減少以維持血流量的恒定［21］。因此需要注意，測量水中運動的心率時，每分鐘要再加上約13%，才能精確估計運動強度。

在本研究中，水中組與陸上組采用相同的訓練計劃，結果表明，以陸上訓練強度、持續(xù)時間和訓練頻率，可以在6周內顯著改善˙VO2max水平，平陸上跑的成績。在其他一些研究中，學者們分別進行了為期4周到6個月不等的比較研究（Hameer和 Morton，1990；Bushan，1997；Dowzer，1998；Wilber等，1996；Davidson等，2000；Silvers和 Rutledge等，2007），結果一致證實，像陸上有氧訓練一樣，當用適當?shù)念l率（3～5d／wk）、強度（60%～75%HRmax）和持續(xù)時間（20～60min），水中跑有氧訓練也能對心肺功能產(chǎn)生顯著功效，并保持陸上跑競技成績。

上述研究中，水中組保持了陸上訓練的頻率和持續(xù)時間，但Peyré－Tartaruga等（2006）在其研究中特別指出，如果保持陸上訓練的強度，而將陸上訓練量減少的30%轉移到水中進行，不僅能夠顯著提高運動員的最大攝氧量、跑的效率和通氣閾等生理變量水平，而且無論是在次最大努力的情況，或是在疲勞的情況都不會不利于跑步的技術［17］，證明水中跑作為一種輔助訓練，與陸上訓練交叉進行是完全可行的。

綜上所述，淺水跑作為一種低沖擊的有氧訓練方式，可以為那些處于康復期的運動員，尤其是陸上訓練被禁止或受到限制的運動員，提供一個理想的訓練環(huán)境，使運動員在康復期仍然可以保持適宜的訓練負荷，將體能、特別是有氧耐力穩(wěn)定在一定水平，避免了運動員由于傷病不得不停訓所導致的心肺功能下降，縮短甚至消除恢復訓練的適應期；另外，淺水跑還能夠作為一種輔助訓練，與陸上訓練交叉進行，既保證了足夠的訓練刺激，又避免了長期陸上跑訓練地面給予下肢的沖擊，降低了損傷的風險，而且在短暫的比賽間歇，運動員也可以通過水中跑訓練積極恢復和調節(jié)體力，提高體能的儲備與動態(tài)補償能力，為健康運動員及進行康復性訓練的運動員提供更多的選擇，這也正是水中跑作為陸上跑訓練的輔助或交叉訓練的現(xiàn)實意義所在。

4.3 SWR訓練對力量的影響

力量、技術向有氧訓練的大幅度滲透是當前耐力項目訓練的一個重要特點和趨勢。從適應理論的角度分析，參與有氧訓練的主要肌肉是慢肌纖維，有氧訓練比例的增加勢必會造成對快肌纖維刺激的減少，進而影響運動員最大力量和快速力量的增長。為此，如何解決有氧負荷下快肌的訓練問題成為增加有氧訓練比例的關鍵。

由水的物理特性可知，水密度約為空氣的830倍，在水中由于表面張力、粘滯阻力、渦流、波浪阻力等的影響，運動時受到的阻力要遠遠大于陸地上，如果動作速度相同，完成同一套動作，至少要多用6倍以上的力量，例如，當水深至第11胸椎時，以1m／s的速度在水中運動，相當于在陸上以28m／s的速度進行運動所需要的力量［6］。此外，Nilsson等（2001）進一步研究發(fā)現(xiàn)，與陸上運動不同，水中運動時肌肉收縮形式主要是向心收縮，可能比陸上訓練更集中地使用收縮成分，產(chǎn)生更大的力量［17］，有利于肌肉力量的訓練。

在本研究中，水中組和陸上組原地縱跳成績分別提高6.5%和4.7%，水中組增幅顯著高于陸上組（P＜0.05），提示淺水跑訓練較陸上訓練可能更有助于受試者下肢無氧功率的提高，而無氧功率的提高意味著運動中有更多快肌纖維被動員。根據(jù)肌纖維動員的順序，一般情況下，做任何運動時總是慢肌纖維首先被動員，只有隨著功率或力量的需求不斷增加時，Ⅱ型快肌纖維才被激活，以提供必要的功率輸出［4］。Hamer（1990）和 Hertler（1992）［11］也分別研究指出，水中跑訓練在提高˙VO2max的同時，能夠改善髖關節(jié)、膝關節(jié)的肌肉力量，并提高肌肉的無氧峰值功率、無氧平均功率和無氧總功。也就是說，水中跑訓練可能比陸上跑有氧訓練增強了對快肌纖維的動員，在有氧訓練的同時有效地發(fā)展了肌肉力量。

雖然缺乏特異性研究數(shù)據(jù)，但基于上述及相關文獻研究可以推測，淺水跑訓練在改善有氧工作能力的同時，提高了對肌肉功率輸出和力量的要求，使下肢肌肉進行了更高負荷的運動，可能募集動員了更多的快肌纖維，使快肌在有氧負荷下得到訓練，有效地將有氧訓練與力量訓練結合起來，克服了陸上有氧訓練強度低、不利于快肌發(fā)展的缺點。

5 結論

1.淺水跑訓練是一種低沖擊有氧訓練方式，與陸上跑動作具有高度特異性，可產(chǎn)生與陸上訓練相媲美的心肺反應，改善運動員的有氧工作能力，并維持他們的陸上跑成績。

2.水中訓練將有氧訓練與力量訓練有機地結合起來，使快肌在有氧負荷下得到了訓練，克服陸上有氧訓練強度低、不利于快肌發(fā)展的缺點。

3.對于運動員來說，水中跑訓練不是一種附加的訓練刺激，而是以恢復或預防受傷為目的，既可避免由于過度訓練或損傷帶來的消極影響，也可作為日常訓練的輔助／交叉訓練，幫助運動員在大賽或損傷之后仍然保持適宜的訓練負荷，將體能、尤其是有氧耐力穩(wěn)定在一定水平，縮短甚至消除恢復訓練的適應期，提高體能的儲備與動態(tài)補償能力。

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