4周高強度間歇跑與有氧持續(xù)跑訓(xùn)練對跑步效率的比較研究

朱小烽，劉無逸

(1.嘉興學(xué)院 平湖校區(qū),浙江 嘉興 314200; 2.上海體育學(xué)院 運動科學(xué)學(xué)院,上海 200438)

·運動人體科學(xué)·

4周高強度間歇跑與有氧持續(xù)跑訓(xùn)練對跑步效率的比較研究

朱小烽1，劉無逸2

(1.嘉興學(xué)院 平湖校區(qū),浙江 嘉興 314200; 2.上海體育學(xué)院 運動科學(xué)學(xué)院,上海 200438)

研究目的：比較有氧持續(xù)跑(70% vVO2max 40min)、100% vVO2max的短時間(15s)間歇跑和100% vVO2max的長時間(30s)間歇跑訓(xùn)練對改善運動員跑步效率的不同效果，希望能為中長跑訓(xùn)練處方的制定提供實驗依據(jù)。研究方法：男性田徑運動員18名，年齡20.8±2.1歲，身高173.6±4.5cm，體重66.0±6.4 kg，體脂肪10.8%±3.3%，最大攝氧量62.55±6.78ml/kg/min，最大攝氧量速度17.0±1.1。實驗對象隨機分成3組：①40min70%最大攝氧量速度下的有氧持續(xù)跑訓(xùn)練組；②間歇跑30/15訓(xùn)練組；③間歇跑15/15訓(xùn)練組。實驗前后的基礎(chǔ)指標(biāo)測試：①一次跑臺遞增負荷直至力竭測試受試者的最大攝氧量速度和最大攝氧量；(②一次跑臺固定負荷(12km/h)測試受試者的(Running economy ,RE)跑步效率。研究結(jié)果：間歇跑30/15訓(xùn)練組訓(xùn)練后跑步效率較訓(xùn)練前明顯改善(Plt;0.05)，間歇跑15/15訓(xùn)練組和40min70%最大攝氧量速度持續(xù)跑訓(xùn)練組訓(xùn)練前后無顯著性差異。研究結(jié)論：高強度間歇跑訓(xùn)練對于運動員跑步效率的改善效果好于有氧持續(xù)跑訓(xùn)練，最大攝氧量速度(Velocity associated with VO2max, vVO2max)可以作為中長跑訓(xùn)練的強度指標(biāo)。

間歇訓(xùn)練；跑步效率(跑步經(jīng)濟性)；最大攝氧量速度；最大攝氧量

0 前 言

RE是受試者在給定的次最大負荷跑速下的氧耗水平，又叫跑步經(jīng)濟性(Running economy RE)，早在1961年Astrand[1]就提出了跑步效率這一概念。它是目前公認的描述亞極限負荷運動的心肺機能的最佳指標(biāo)[2-5]，也是反映機體做功和氧耗量之間比值關(guān)系的一個指標(biāo)。優(yōu)秀的RE可以彌補運動員最大攝氧量較小，或是運動中最大攝氧量利用百分率較低的不足，還可以預(yù)測運動成績。國外也有相關(guān)報道認為耐力訓(xùn)練、爆發(fā)力、最大力量訓(xùn)練以及柔韌性訓(xùn)練都能不同程度地使受試者的跑步效率節(jié)省化，但也有相關(guān)研究結(jié)論不甚相同[6，7]。

中長跑訓(xùn)練中，除RE外影響運動員有氧能力的另外一個重要因素就是最大攝氧量，而最近一項新的速度指標(biāo)最大攝氧量速度(Velocity associated with VO2max，vVO2max)引起了國內(nèi)外運動科學(xué)專家的關(guān)注。Daniels[8]認為最大攝氧量速度是一個整合了跑步效率、最大攝氧量等參數(shù)的有效的有氧運動指標(biāo)。被定義為在遞增負荷測試中誘導(dǎo)最大攝氧量產(chǎn)生的最低速度。最大攝氧量速度是一個比較合理的運動強度，在實際的訓(xùn)練中可以作為高強度間歇訓(xùn)練強度監(jiān)控指標(biāo)和評價訓(xùn)練效果的機能指標(biāo)[9-12]。本實驗通過四周有氧持續(xù)跑(40min70%vVO2max)、100% vVO2max的短時間(15s)間歇跑和100% vVO2max的長時間(30s)間歇跑訓(xùn)練，探討和比較各組訓(xùn)練對改善運動員跑步效率的效果優(yōu)劣，從而為實際的中長跑訓(xùn)練提供參考依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1研究對象

參加本次研究的對象為上海體育學(xué)院附屬競技運動學(xué)校男性田徑運動員，共18名，主要為徑賽項目(200m～5 000m)。其中，二級運動員11人，三級運動員7人，受試者平均進行專業(yè)訓(xùn)練4年以上(4.2±2.1)，年齡20.8±2.1歲，身高173.6±4.5cm，體重66.0±6.4kg，最大攝氧量62.55±6.78ml/kg/min，最大攝氧量速度17.0±1.1，體脂肪率10.8%±3.3%(表1)。

表1 實驗對象的基本情況表(N=18)

經(jīng)受試者同意并熟悉本次實驗訓(xùn)練方案和訓(xùn)練目的后，18名受試者隨機分成3組：40min70%最大攝氧量速度持續(xù)跑組6人(A組)；高強度間歇跑15/15組6人(B組)；高強度間歇跑30/15組6人(C組)。

1.2研究方法

1.2.1 主要實驗儀器。 意大利Cosmed K4b2氣體分析儀。德國產(chǎn)Cortex Biophysik Metamax system(MAX-11)運動心肺功能測試系統(tǒng)。

德國h/p/cosmos公司專業(yè)運動跑臺。

1.2.2 測試地點和條件。 運動員所有體成分若干基礎(chǔ)指標(biāo)測試、運動跑臺以及心肺功能測試均在上海市民體質(zhì)測試中心進行。室溫控制在20℃～25℃，相對濕度控制在45%左右。K4b2氣體分析測試以及4周訓(xùn)練實驗均在上海體育學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)400m塑膠田徑場，并在21℃～23℃氣溫環(huán)境下進行[12]。

1.2.3 測試指標(biāo)以及測試方法。 所有受試者進行2次跑臺測試，第一次為遞增負荷力竭測試，主要測試受試者的vVO2max 、VO2max。第2次跑臺為固定負荷測試主要測定受試者的RE。兩次測試要求間隔至少兩天以上，訓(xùn)練前后期指標(biāo)測試各在2周內(nèi)完成。訓(xùn)練期以及測試期間保證正常的飲食和生活規(guī)律，不酗酒、抽煙，流程見圖1。

圖1 實驗流程圖

具體指標(biāo)測試方法如下：

1.2.3.1 最大攝氧量速度、最大攝氧量的測試。 最大攝氧量速度和最大攝氧量指標(biāo)的測試為一次遞增負荷力竭性跑臺測試，受試者進入實驗室首先測試身高、體重、體脂肪率等常規(guī)指標(biāo)，隨后以10km/h速度在跑臺上做準(zhǔn)備活動5min，使心率達到150次/min以上，下跑臺安靜休息3min，心率下降到120次/min后，受試者戴上呼吸罩以及安全帶上跑臺進行正式測試。跑臺的具體測試方案和最大攝氧量及最大攝氧量速度的運動模型判斷標(biāo)準(zhǔn)同國內(nèi)朱小烽[12]、胡國鵬[9]測試法。

1.2.3.2 跑步效率的測試。 在本實驗中“固定的有氧負荷速度(適宜的極限下速度)”參照了Krahenbuhl[13]在1992年研究得出的跑步效率測試適宜負荷標(biāo)準(zhǔn)，即12km/h(3.33m/s)。另外國內(nèi)外也有不少研究指出：測試運動員跑步效率時跑速以個體的70%vVO2max最為適宜[2-5]。本實驗中，受試者的vVO2max都在17km/h左右，故選12km/h的固定負荷跑測試跑步效率。測試時，要求每個受試者均以12km/h的固定負荷下進行，跑臺坡度始終為1%，借以模擬空氣阻力。要求受試者跑完14min，跑動過程中用polar表檢測心率，用心肺功能測試分析儀分析每15s提供VO2、VCO2、VE 、RER等數(shù)據(jù)結(jié)果。實驗結(jié)束后根據(jù)數(shù)據(jù)計算出第5min鐘到第14min之間的平均相對攝氧量，即為受試者的RE。

1.2.4 訓(xùn)練方案

1.2.4.1 訓(xùn)練內(nèi)容安排。 18名受試者在訓(xùn)練前統(tǒng)一進行15min60% vVO2max慢跑和訓(xùn)練完后15min50%～60%vVO2max慢跑放松。有氧持續(xù)跑組為70% vVO2max強度下慢跑40min；間歇跑15/15訓(xùn)練組為15s 100%vVO2max的快速跑+15s 50%vVO2max的放松慢跑，重復(fù)71.6個循環(huán)；間歇跑30/15訓(xùn)練組為30s 100%vVO2max的快速跑+15s 50%vVO2max的放松慢跑，重復(fù)51個循環(huán)(間歇循環(huán)次數(shù)根據(jù)氣體代謝的測試分析計算出，見表3)，訓(xùn)練隔天進行，訓(xùn)練四周，具體安排見表2

表2 一周訓(xùn)練量安排

注：訓(xùn)練隔天進行，休息日自由安排體育鍛煉和活動，不進行相關(guān)專項訓(xùn)練。

1.2.4.2 訓(xùn)練監(jiān)控。 訓(xùn)練前，400m標(biāo)準(zhǔn)跑道上每隔10 m，在內(nèi)道定下標(biāo)志桿，用來提醒受試者的跑程控制，操場中間用哨子音來提醒時間和跑動節(jié)奏。間歇跑15/15組，間歇跑30/15組以組為單位進行訓(xùn)練，40min持續(xù)跑組6人自帶手表在跑動中控制自己每圈時速即可。正式訓(xùn)練前個人根據(jù)各自的vVO2max進行適應(yīng)性訓(xùn)練2次，以便熟悉間歇循環(huán)節(jié)奏，同朱小烽[12]。

2.2.5 統(tǒng)計學(xué)方法。 測試數(shù)據(jù)用SPSS13.0和Microsoft Excel 2003軟件進行統(tǒng)計和分析，所有的數(shù)據(jù)均用均數(shù)+標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示。實驗前后比較采用配對樣本t檢驗(Paired-Samples T Test)，組間比較采用方差分析(ANOVA)，Plt;0.05定為統(tǒng)計學(xué)意義上有顯著性差異。

2 研究結(jié)果

2.1氣體分析測試結(jié)果(三組訓(xùn)練量確定)

受試者佩戴意大利K4b2氣體分析儀遙測裝置，在標(biāo)準(zhǔn)的400m田徑運動場進行測試，環(huán)境溫度控制在19℃～22℃。在確定A組運動強度和時間后，采用三組總攝氧量一致的原則，對每個跑完預(yù)定時間和距離的受試者的攝氧量進行分析氣體代謝的測試，從而推算出兩組間歇訓(xùn)練的間歇循環(huán)次數(shù)，根據(jù)表3顯示40min持續(xù)跑組中完成一次訓(xùn)練后平均攝氧量為123 804±5 276.9ml，間歇跑15/15組在平均完成71.6±9.76次循環(huán)后攝氧量為123 772±5 167.3ml，間歇跑30/15組平均完成51±4.40次循環(huán)后，總攝氧量為 123 551±5 008.55ml，各組總攝氧量基本一致，故在日后的4周訓(xùn)練中三組訓(xùn)練量設(shè)定為70%vVO2max強度下的持續(xù)跑組40min，間歇跑15/15組完成71.6次間歇跑循環(huán)，間歇跑30/15組完成51次間歇跑循環(huán)。

表3三組訓(xùn)練量的比較(N=9)

40min持續(xù)跑組(A)間歇跑15/15組(B)間歇跑30/15組(C)總攝氧量(ml)循環(huán)次數(shù)(次)123804±5276．9-123772±5167．371．6±9．76123551±5008．651±4．40

2.2三組訓(xùn)練過程中強度負荷的變化

三組在一次完整訓(xùn)練過程中，用k4b2儀器監(jiān)控測得心率的變化曲線如圖2所示，在經(jīng)過3min左右的進入工作狀態(tài)階段后，三組受試者的心率變化都趨向于穩(wěn)態(tài)。40min持續(xù)跑組運動強度最低，心率穩(wěn)態(tài)后約為本人最大心率的80%(個體最大心率=220-受試者年齡)，間歇跑15/15組其次，約為最大心率的85%，間歇跑30/15組強度最大為本人最大心率的90%。

2.3跑步效率訓(xùn)練前后的變化

經(jīng)過4周訓(xùn)練后，三組訓(xùn)練前后RE指標(biāo)變化如表4顯示，除間歇30/15組訓(xùn)練前后有顯著性差異外(Plt; 0.05)：訓(xùn)練前47.8±3.8 ml/kg/min，訓(xùn)練后降為45.4±2.6 ml/kg/min，其他兩組訓(xùn)練前后變化不具有顯著性差異，但是改善幅度不同，持續(xù)跑組訓(xùn)練后跑步效率改善1%，而間歇跑15/15組改善3%。

圖2 三組訓(xùn)練心率變化圖

Figure.2 Heart rate (HR)response to the long slow distance running, 30/15 interval training and 15/15 interval training sessions.

注：受試者在進入工作狀態(tài)后，3組心率都趨向穩(wěn)態(tài)，故取前18min為圖，%Hrmax為最大心率百分比。

表4跑步效率訓(xùn)練前后比較(N=18)

組別RE(ml/kg/min)訓(xùn)練前訓(xùn)練后改善幅度(%)40min持續(xù)跑組46．4±2．646．1±4．1115/15間歇跑組46．2±2．744．7±1．9330/15間歇跑組47．8±3．845．4±2．6?5

注：與訓(xùn)練前比較，*Plt;0.05.

3 分析與討論

跑步效率是決定中長跑運動員取得優(yōu)異成績的重要因素，特別是最大攝氧量相差不大的運動員之間，跑步效率的影響更為明顯。目前，研究者對跑步效率測試的最佳負荷強度存在一定程度的分歧[4]，但較多研究認為70% vVO2max左右的強度對個體而言較為適宜，我國王國軍、席翼于采用了12.0 km/h(3.33 m/s)進行RE測定實驗，發(fā)現(xiàn)在此強度下RE 的VO2低于通氣無氧閾(VT) 時的VO2，并且對5 000m跑成績的相對重要程度高于VO2max，故認為12km/h的實驗負荷基本能表達出個體的RE能力[2,3]。任占兵研究發(fā)現(xiàn)[14]，中跑運動員在12km/h速度下的氧耗量與運動成績呈高度相關(guān)，認為選擇12km/h的固定負荷測試運動員的RE比較適合，故本研究中也同樣對受試者采用12km/h的固定負荷跑測試跑步效率。對于廣大教練員以及運動科學(xué)專家來講，如何提高運動員的跑步效率是現(xiàn)代中長跑運動訓(xùn)練的重要內(nèi)容之一。運動員跑步效率表現(xiàn)為多變性，受技術(shù)、肌纖維類型、能源物質(zhì)的利用、最大攝氧量、肌肉輸出功率、柔韌性以及測試室溫等因素影響，這些因素可以解釋相關(guān)文獻報道中提高運動員跑步效率的方法和手段眾多、改善結(jié)果和幅度也不盡相同的問題[15,16]。本研究的目的是分析兩組高強度間歇跑和一組長時間有氧持續(xù)跑訓(xùn)練對改善受試者跑步效率的影響。結(jié)果顯示：兩組高強度間歇跑訓(xùn)練對于受試者跑步效率的改善效果好于有氧持續(xù)跑組，尤其是間歇跑30/15組效果最好(Plt;0.05)。RE的提高原因之一可以解釋為高強度的間歇訓(xùn)練30/15組和15/15組中受試者都能達到最大攝氧量[17]，可以有效地刺激有氧化功能系統(tǒng)以及運動單位募集方式的優(yōu)化，從而導(dǎo)致某一特定速度下跑步到穩(wěn)定狀態(tài)時的攝氧量節(jié)省化。而40min70% vVO2max強度的持續(xù)跑訓(xùn)練無法使受試者達到最大攝氧量(攝氧量慢成分上升不明顯[18])。另一方面，個體間的RE的差異與心率和肺通氣量不同有關(guān)，而心率和通氣量等指標(biāo)是反映運動中氧供應(yīng)到肌肉的情況。三組在訓(xùn)練過程中表現(xiàn)出不一樣的強度刺激(心率負荷刺激)，40min持續(xù)跑組、間歇跑15/15組和間歇跑30/15組在心率出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)后分別為本人最大心率的80% 、85%和90%。高強度的間歇訓(xùn)練可以不同程度地提高個體的心率儲備和降低肺通氣量[4]，通氣量的降低和RE的提高有著密切的聯(lián)系，這都和肌肉的外周適應(yīng)造成的(全身攝氧量的減少)，同時也可能是因為呼吸頻率的降低從而造成呼吸肌氧耗降低。100% vVO2max強度的間歇訓(xùn)練其快速跑階段已達到無氧水平，通過若干周期的間歇跑循環(huán)，機體內(nèi)存積大量的肌乳酸和H+ ，較高的H+ 濃度可以影響和刺激氧化酶的活性(如：磷酸果糖激酶)，氧化酶活性的增加可以提高骨骼肌緩沖能力，從而間接引起ATP的生成的增加和機體利用氧能力的提高。70% vVO2max的持續(xù)跑速度和受試者的RE測試時速度較為接近，屬于有氧訓(xùn)練，其供能主要是有氧氧化供能為主，有學(xué)者認為[5]較低強度的有氧訓(xùn)練對個體有氧氧化能力的提高和糖分解酶活性的增強沒有高強度間歇訓(xùn)練明顯。在本實驗中未對各組骨骼肌緩沖能力和氧化酶活性進行測定，這種關(guān)聯(lián)機制今后還需開展進一步的證實和研究。對于耐力訓(xùn)練導(dǎo)致RE的提高，研究者們對訓(xùn)練持續(xù)時間和周期有著不太一致的觀點，Wilcox和Jones 等[19-21]認為持續(xù)時間少于6～12周的耐力訓(xùn)練對提高RE的效果不是很明顯，尤其是訓(xùn)練水平較高的運動員，但是Billat[22]等通過持續(xù)4周，每周1～2次的高強度(100%vVO2max)間歇訓(xùn)練，可以明顯提高RE。在本研究中，用100%vVO2max作強度指標(biāo)進行為期4周、隔天一次的訓(xùn)練，對跑步效率的改善較為明顯，但本實驗的受試者為一般訓(xùn)練水平的運動員，專項也不全是中長跑，故證實短時間內(nèi)(4～6周)可以明顯改善高水平運動員的跑步效率的假設(shè)的研究還需深入進行。同樣Nummela[23]在最近的研究中也指出運動員的神經(jīng)肌肉特性決定了各自的RE以及5 000m跑步成績。在本研究中高強度間歇跑30/15組中受試者的RE有明顯的的改善(訓(xùn)練前47.8±3.8ml/kg/min，訓(xùn)練后45.4±2.6ml/kg/min，Plt;0.05，降低5%),而間歇跑15/15組和有氧持續(xù)跑組變化較為不明顯，分別降低3%和1%，這或許可以把經(jīng)過高強度的間歇訓(xùn)練后神經(jīng)肌肉的適應(yīng)以及運動單位募集和肌肉收縮性的改善作為RE提高的合理性解釋。但是在間歇訓(xùn)練15/15組中同樣是100% vVO2max強度，為什么RE訓(xùn)練前后沒有明顯的變化？分析原因認為：間歇訓(xùn)練模式不同導(dǎo)致訓(xùn)練強度不等，以致各組別攝氧量誘導(dǎo)比例不一。40min持續(xù)跑組運動強度最低，心率穩(wěn)態(tài)后約為本人最大心率的80%，間歇跑15/15組其次，約為最大心率的85%，間歇跑30/15組強度最大，約為本人最大心率的90%。其次，研究跑步效率的提高時，在運動訓(xùn)練和測試中必須考慮到受試者的專項以及運動水平，對于馬拉松運動員來講，低于乳酸閾的速度測試跑步效率較為合適，而1 500m～5 000m專項的運動員用vVO2max的速度較為理想[24]，而在本研究中，對于受試者分別來自于不同競賽項目(200m～5 000m)的運動員，均采用12Km/h的速度測試跑步效率的方式略顯不足。實驗中RE測試的精度遠比vVO2max和VO2max的測試方式和要求嚴格，一般要求多階段性地測試多次并取均值，而且對于服裝和樣本數(shù)量都有較為嚴格的要求。

4 結(jié) 論

4.1 100%vVO2max作為間歇訓(xùn)練的強度指標(biāo)可以用來較好地提高運動員的個體有氧能力。較長時間的高強度間歇訓(xùn)練可以有效地提高運動員的RE，100%vVO2max強度的間歇跑30/15訓(xùn)練法在提高趨勢上優(yōu)于間歇跑15/15訓(xùn)練法和低強度有氧持續(xù)跑訓(xùn)練法。

4.2 運動訓(xùn)練導(dǎo)致運動員跑步效率改善的因素包括：跑步技術(shù)的改善，運動單位募集方式的優(yōu)化，運動機械效率的提高等，對于這些改善的詳因，有待我們從訓(xùn)練學(xué)、分子生物學(xué)、生物力學(xué)、以及解剖生理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域開展相關(guān)證實性的研究和實驗。

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TheComparisonandResearchon4WeeksHighIntensityRunningandLongSlowDistanceRunning’sImpactsonRunningEconomy

ZHU Xiao-feng1, LIU Wu-yi2

(1.The Pinghu Campus of Jiaxing University, Jiaxing 314200, China; 2.Shanghai University of Sports, Shanghai 200438, China)

For comparison with long slow distance running(70% VO2max ,40min) ,30/15 interval training(100% vVO2max ) and 15/15 interval training (100% VO2max ) influence on athlete’s running economy,provide experimental evidence for drafting middle-distance race training prescription.Methods: eighteen track athletes, male,age 20.8±2.1yr,height 173.6±4.5cm,weight 66.0±6.4 kg,percent body fat 10.8 ±3.3%,VO2max 62.55±6.78 ml/kg min, VO2max17.0±1.1.Randomly divided into three groups: ①Long slow distance running at 70%VO2max;②30/15 interval training (30s running at 100% VO2max followed by 15s active resting at 50% VO2max) ; ③15/15 interval training (15s running at 100% VO2max followed by 15s active resting at 50% VO2max).The following tests were completed before and after 4-weeks training:①One incremental treadmill test until exhaustive to determine VO2max②One submaximal constant intensity test(12km.h-1)to determine running economy(RE).Results: The RE is reduced obviously after the 30/15 interval running(Plt;0.05), and for 15/15 interval running and long slow distance running, there is no remarkable difference between pretraining and posttraining. Conclusion: High-intensity (100% VO2max)of interval running has a better improvement than long slow distance running to reduce RE. And the VO2max can be regarded as an intensity index of the middle-distance training.

interval running; running economy; vVO2max; VO2max

1004-3624(2013)04-0111-05

G804.2

A

浙江省教育科學(xué)規(guī)劃項目(SCG145)；上海市第三期重點學(xué)科資助項目(S30803)

2013-03-06

朱小烽(1982-)，男，浙江紹興人，碩士研究生，講師，研究方向運動員身體機能評定與體能訓(xùn)練.