高校高水平男子短跑運(yùn)動(dòng)員有氧能力與無(wú)氧能力特征研究
——以大連理工大學(xué)為例

劉 昕，夏培玲，姜廣富

（大連理工大學(xué)體育教學(xué)部，遼寧 大連 116024）

短跑是典型的以無(wú)氧代謝為主的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，關(guān)于短跑無(wú)氧代謝方面的研究一直備受關(guān)注[1-3]。然而，近幾年隨著我國(guó)優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員頻頻在世界大賽中嶄露頭角，研究者們發(fā)現(xiàn)，我國(guó)優(yōu)秀百米運(yùn)動(dòng)員從起跑到加速階段的水平已經(jīng)接近世界頂級(jí)水平[4-5]，可是對(duì)于最大速度的保持以及百米后程階段的速度耐力等方面的表現(xiàn)，與世界頂級(jí)水平還存在一定差距。許多研究者和教練員已經(jīng)意識(shí)到短跑不僅需要很好的肌肉爆發(fā)力、速度和專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)，而且還要有較高的速度耐力水平[6]，這需要一定的有氧代謝能力作為基礎(chǔ)[7]。

肌肉做功的能量來(lái)源有2個(gè)途徑，首先是無(wú)氧代謝供能，包括無(wú)乳酸供能和乳酸供能，其中無(wú)乳酸供能是指體內(nèi)存儲(chǔ)的磷酸原供能過(guò)程，供能物質(zhì)包括ATP和磷酸肌酸，乳酸供能是糖原進(jìn)行糖酵解產(chǎn)生乳酸的供能過(guò)程。其次是有氧代謝供能，是指有氧氣參與的糖原和脂肪氧化產(chǎn)生能量的過(guò)程。無(wú)氧代謝供能的特點(diǎn)是在短時(shí)間內(nèi)提供大量能量，而有氧代謝的特點(diǎn)是能量供應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，但是單位時(shí)間內(nèi)供應(yīng)量小[8]。國(guó)外已經(jīng)有大量的研究表明，所有運(yùn)動(dòng)的能量供應(yīng)都是由這3種能量供應(yīng)方式共同參與，只是相應(yīng)的比例不同而已[9-10]。而對(duì)于短時(shí)大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中有氧和無(wú)氧供能的比例，國(guó)外學(xué)者Gastin也綜述了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)從6s到90s力竭運(yùn)動(dòng)中有氧供能比例為5%～58%[9]。

對(duì)于短跑運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力的研究已經(jīng)非常廣泛了，比較經(jīng)典的研究?jī)?nèi)容就是對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行30sWingate無(wú)氧能力測(cè)試，分析其相關(guān)指標(biāo)的變化特點(diǎn)等。而國(guó)內(nèi)對(duì)于短跑運(yùn)動(dòng)員有氧能力的研究并不多見(jiàn)。高新友等人研究了女子短跑運(yùn)動(dòng)員在有氧遞增測(cè)試中的呼吸代謝變化特征，結(jié)果發(fā)現(xiàn)女子短跑運(yùn)動(dòng)員的呼吸代謝機(jī)能具有階段性變化的特征[11]。隨后高新友對(duì)男子短跑運(yùn)動(dòng)員在有氧能力測(cè)試中的氣體代謝變化與普通大學(xué)生進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)短跑運(yùn)動(dòng)員的攝氧量、CO2呼出量、呼吸商及氧脈搏絕對(duì)值及增加速度都明顯高于普通大學(xué)生[12]。這些研究代表了目前國(guó)內(nèi)關(guān)于短跑運(yùn)動(dòng)員有氧能力的研究現(xiàn)狀。如果在無(wú)氧測(cè)試中加入心肺功能測(cè)試，則能夠很好地反映機(jī)體在達(dá)到無(wú)氧疲勞過(guò)程中有氧代謝的水平。同時(shí)結(jié)合短跑運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量測(cè)試，可以進(jìn)一步評(píng)估短跑運(yùn)動(dòng)員的心肺功能和無(wú)氧做功情況，進(jìn)而了解短跑運(yùn)動(dòng)員的有氧能力和無(wú)氧能力生理特征。

1 測(cè)試對(duì)象與方法

1.1 測(cè)試對(duì)象 受試者均為大連理工大學(xué)校田徑隊(duì)短跑組12名在訓(xùn)男子運(yùn)動(dòng)員（年齡20.2±1.3歲，身高178.7±5.4cm，體重68.8±4.9kg），4人專(zhuān)項(xiàng)為100m,3人專(zhuān)項(xiàng)為200m，2人專(zhuān)項(xiàng)為400m，1人專(zhuān)項(xiàng)為100m欄，均為國(guó)家二級(jí)運(yùn)動(dòng)員以上水平，平均訓(xùn)練年限約為5年，所有受試者無(wú)傷病和抽煙史。在測(cè)試前，已經(jīng)向受試者詳細(xì)說(shuō)明整個(gè)測(cè)試過(guò)程及注意事項(xiàng)，所有受試者均簽署《知情同意書(shū)》，同意并自愿參加本研究。本研究所有測(cè)試均在大連理工大學(xué)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。大連理工大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)已經(jīng)審核和批準(zhǔn)所有測(cè)試程序。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法 通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、Elsevier以及web of science等數(shù)據(jù)庫(kù)大量引用幾十年來(lái)的文獻(xiàn)資料，其中以“無(wú)氧能力 短跑”“wingate 短跑”“有氧能力 短跑”“心肺功能 短跑”“氣體代謝 短跑”“遞增負(fù)荷 短跑”為關(guān)鍵詞查閱了約80篇中文文獻(xiàn)，以”wingate sprinter”“gas metabolism sprinter”“VO2sprinter”為關(guān)鍵詞查閱了約60篇英文文獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)資料的分析、整理以及總結(jié)，對(duì)國(guó)內(nèi)外運(yùn)動(dòng)員有氧能力特征及無(wú)氧能力特征有了進(jìn)一步的了解和掌握，為分析高校高水平短跑運(yùn)動(dòng)員的有氧和無(wú)氧能力特征方面起到一定的參考依據(jù)。

1.2.2 測(cè)試法 受試者在功率自行車(chē)（PowerMax VIII，Combi Wellness, Japan）上進(jìn)行有氧能力測(cè)試和無(wú)氧能力測(cè)試。功率自行車(chē)的座椅根據(jù)受試者的身高進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)受試者的單側(cè)腳踩在最低點(diǎn)時(shí)，同側(cè)腿膝關(guān)節(jié)角度基本保持稍微彎曲狀態(tài)，以至于運(yùn)動(dòng)時(shí)腿部能夠完全伸展。在測(cè)試前，受試者佩戴呼吸面罩和心率帶（Polar，芬蘭），使用心肺功能測(cè)量?jī)x（MetaLyzer 3B，Cortex Biophysik，Leipzig，Germany）對(duì)心肺功能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。采集呼吸氣體并對(duì)其進(jìn)行分析，從而評(píng)估受試者能量代謝特征。呼吸面罩每次使用后用酒精消毒，氣體分析儀在測(cè)試前均按照使用要求進(jìn)行校準(zhǔn)。心肺功能記錄儀采集的每次呼吸數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)為5s平均數(shù)據(jù)。

1.2.2.1 有氧能力特征測(cè)試（最大攝氧量測(cè)試，VO2max測(cè)試）

1）熱身活動(dòng)

在測(cè)試開(kāi)始前，安排受試者進(jìn)行3個(gè)熱身運(yùn)動(dòng)，即固定阻力變轉(zhuǎn)速、固定轉(zhuǎn)速變阻力，以及設(shè)置測(cè)試時(shí)相同的轉(zhuǎn)速在短時(shí)間內(nèi)變換7個(gè)阻力。熱身活動(dòng)是模擬VO2max測(cè)試自行車(chē)阻力和轉(zhuǎn)速的變化而設(shè)置的。安排熱身運(yùn)動(dòng)，一方面是為了降低受試者肌肉的粘滯性，防止運(yùn)動(dòng)損傷；另一方面，也是為了讓受試者提前適應(yīng)測(cè)試當(dāng)中設(shè)置的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，使其在正式測(cè)試時(shí)取得最佳的測(cè)試效果。

2）測(cè)試方案

受試者熱身后休息5～8min，進(jìn)行正式測(cè)試環(huán)節(jié)。測(cè)試方案：自行車(chē)轉(zhuǎn)速保持80rpm，阻力分別設(shè)置為0.5kp、2.5kp、3.0kp、3.5kp，每個(gè)阻力持續(xù)3min，運(yùn)動(dòng)至力竭。在測(cè)試前靜止3min，運(yùn)動(dòng)至力竭后恢復(fù)3min，測(cè)量氣體代謝指標(biāo)和心率變化情況。在測(cè)試中，受試者達(dá)到以下4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中的2項(xiàng)，可判定為受試者力竭[13]：①呼吸交換率在1.10以上；②最大心率達(dá)到220-年齡；③隨著自行車(chē)功率增加，受試者最大攝氧量（VO2max）呈下降趨勢(shì)；④經(jīng)口頭鼓勵(lì)3次以上不能繼續(xù)保持80rpm。

3）測(cè)試指標(biāo)

心肺功能指標(biāo)：攝氧量（VO2）、CO2呼出量（VCO2）、呼吸商（RQ）、每分通氣量（VE）、氧脈搏（VO2/HR）、呼吸當(dāng)量（VE/VO2）、呼吸頻率（RR）、潮氣量（TV）以及心率（HR）。

1.2.2.2 無(wú)氧能力特征測(cè)試（30sWingate測(cè)試）

Wingate功率自行車(chē)測(cè)試是一種經(jīng)典的無(wú)氧運(yùn)動(dòng)能力測(cè)試，其平均輸出功率與速度性項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)成績(jī)之間存在相關(guān)性，因此采用Wingate無(wú)氧功率測(cè)試對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行基礎(chǔ)能力和訓(xùn)練狀態(tài)評(píng)定是國(guó)內(nèi)外常用的一種方法[10]。

1）熱身活動(dòng)及測(cè)試

功率自行車(chē)阻力設(shè)定：功率自行車(chē)阻力=阻力系數(shù)×體重，阻力系數(shù)為0.075[14]。測(cè)試前，受試者在未設(shè)置阻力的功率自行車(chē)上進(jìn)行2～3min熱身活動(dòng)，然后休息3～5min。設(shè)置功率自行車(chē)阻力，調(diào)整座椅高度，受試者佩戴呼吸面罩和心率帶，用全力蹬踏自行車(chē)30s。測(cè)試過(guò)程始終對(duì)受試者進(jìn)行口頭鼓勵(lì)，使其盡最大努力和最大速度進(jìn)行蹬踏。與VO2max測(cè)試相同，測(cè)試前靜止2min，測(cè)試后恢復(fù)3min，測(cè)量氣體代謝指標(biāo)和心率變化情況。

2）測(cè)試指標(biāo)

①30sWingate無(wú)氧能力指標(biāo)：最大輸出功率（PP），是指30sWingate測(cè)試中每5s最高功率輸出（單位：W），本研究使用W和W/kg來(lái)表示絕對(duì)值和相對(duì)值；平均功率（MP），是指WT測(cè)試中30s平均功率輸出，也使用W和W/kg來(lái)表示；疲勞指數(shù)（AFI）。功率自行車(chē)每一圈騎行的距離是6m，無(wú)氧能力相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式為[15]：

最大輸出功率=阻力×距離/時(shí)間（每5s）（1）

平均功率=阻力×距離/時(shí)間（30s）（2）

無(wú)氧疲勞指數(shù)=（最大輸出功率-最小輸出功率）/最大輸出功率×100%（3）

②心肺功能測(cè)試指標(biāo)同有氧能力中的測(cè)試指標(biāo)。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)法 本文數(shù)據(jù)均采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析在IBM SPSS21.0軟件環(huán)境下完成。對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員VO2max測(cè)試和30s Wingate測(cè)試的所有氣體代謝指標(biāo)（包括VO2、VCO2、RQ、VE、VO2/HR、VE/VO2、RR、TV、HR）采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，對(duì)30sWingate測(cè)試中無(wú)氧功率指標(biāo)（PP、PP/kg、MP、MP/kg）和氣體代謝所有指標(biāo)進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析。顯著性水平定義為P＜0.05。

2 結(jié) 果

2.1 有氧能力相關(guān)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果 表1為VO2max測(cè)試與Wingate測(cè)試后最大心肺關(guān)鍵參數(shù)。除了呼吸頻率（RR）和呼吸當(dāng)量（VE/VO2）Wingate測(cè)試高于VO2max測(cè)試外，心率（HR）、潮氣量（TV）、氧脈搏(VO2/HR)、每分通氣量(VE)、攝氧量(VO2)、二氧化碳呼出量(VCO2)和呼吸商（RQ）相應(yīng)最大值均為VO2max測(cè)試高于Wingate測(cè)試。表1同時(shí)也顯示出，在Wingate測(cè)試后心肺關(guān)鍵參數(shù)占VO2max測(cè)試最大心肺反應(yīng)的比例。

Wingate測(cè)試后VO2和VO2/kg峰值顯著低于VO2max的測(cè)試中的相應(yīng)最大值，所占比例均為88%；RR和VE/VO2峰值高于VO2max測(cè)試中的相應(yīng)最大值，所占比例為133%和110%，并且RR峰值呈現(xiàn)顯著性差異；Wingate測(cè)試中TV和VCO2峰值非常顯著低于VO2max測(cè)試，所占比例分別為79%和83%。Wingate測(cè)試中HR、VO2/HR、VE和RER峰值占VO2max測(cè)試相應(yīng)峰值的比例分別為90%、94%、89%和94%

2.2 短時(shí)運(yùn)動(dòng)中有氧能力和無(wú)氧能力相關(guān)指標(biāo)變化

圖1 30s Wingate測(cè)試中攝氧量（VO2）和無(wú)氧最大功率（PP）變化圖n=11Figure 1 Changes of the peak power output and VO2 in 30 wingate tests(mean±standard error of the mean ,n=11)

表3 受試者30s Wingate測(cè)試中無(wú)氧功率相關(guān)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果 n=11Table 3 The value of anaerobic power variable in 30 wingate tests

由圖1可以看出，在Wingate測(cè)試中，最大功率呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)，即在運(yùn)動(dòng)10s達(dá)到最大值；而攝氧量則顯示出與之相反的變化趨勢(shì)，即在整個(gè)測(cè)試中逐漸升高，在最后25～30s達(dá)到最大值。

表2顯示30sWingate測(cè)試中平均功率（MP）的絕對(duì)值和相對(duì)值與心肺功能參數(shù)的皮爾遜相關(guān)性分析的結(jié)果，其中MP與VO2/HR為正相關(guān)（0.55），MP與HR為負(fù)相關(guān)性（-0.5）。

2.3 無(wú)氧能力相關(guān)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果 表3顯示受試者參加30s Wingate測(cè)試中最大功率、相對(duì)最大功率、平均功率、相對(duì)平均功率以及疲勞指數(shù)相應(yīng)測(cè)試結(jié)果。

3 分析與討論

3.1 高校高水平男子短跑運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力特征Wingate無(wú)氧能力測(cè)試反映的是機(jī)體在短時(shí)間內(nèi)、無(wú)氧條件下發(fā)揮出的最大力量和速度。受試者一般在運(yùn)動(dòng)后5～10s達(dá)到最大功率，然后功率輸出穩(wěn)定下降直至運(yùn)動(dòng)結(jié)束。Wingate測(cè)試開(kāi)始后5～10s達(dá)到最大功率，該階段中以磷酸原系統(tǒng)供能為主，它的特點(diǎn)是供能速率快，但是維持時(shí)間短[16]。

最大功率（peak power,PP）是反映肌肉在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械功的能力，用于評(píng)價(jià)肌肉的爆發(fā)力，是衡量無(wú)氧能力的一個(gè)重要指標(biāo)。它的值越大，說(shuō)明肌肉的爆發(fā)力越強(qiáng)，肌肉的爆發(fā)力屬于快速力量或稱(chēng)速度力量，是短跑運(yùn)動(dòng)員必備的專(zhuān)項(xiàng)素質(zhì)之一。本研究受試者基本都在運(yùn)動(dòng)后10s達(dá)到最大功率，該階段也體現(xiàn)出磷酸原系統(tǒng)供能的特點(diǎn)，即供能能量大、速率快，但維持時(shí)間短。平均功率（mean power，PP）是反映肌肉維持高功率運(yùn)動(dòng)的耐力，是30s時(shí)間內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)速率的平均，用于評(píng)價(jià)速度耐力，其值越大，表明其速度耐力越強(qiáng)。速度耐力是保持運(yùn)動(dòng)員高速運(yùn)動(dòng)的能力，也是短距離項(xiàng)目保持最大速度的能力，是取得優(yōu)異成績(jī)的關(guān)鍵素質(zhì)之一。無(wú)氧疲勞指數(shù)（anaerobic fatigue index,AFI），通過(guò)運(yùn)動(dòng)功率的遞減率來(lái)評(píng)價(jià)無(wú)氧疲勞產(chǎn)生的速率，它反映了機(jī)體的抗疲勞能力[17]。

表1 VO2max 測(cè)試與30s Wingate測(cè)試中心肺關(guān)鍵參數(shù)最大值一覽Table 1 Cardiorespiratory variable maximum value in VO2max test and 30s Wingate test

表2 30s Wingate測(cè)試中平均功率（MP）與心肺功能參數(shù)的相關(guān)性 n=11Table 1 Correlation of Absolute Value, Relative Value of Mean Power (MP) and Cardiorespiratory variable in 30s Wingate Test n=11

表4 受試者和其他文獻(xiàn)中優(yōu)秀男子運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧功率比較Table 4 The comparison of anaerobic power to different subjects in 30 wingate tests

從表4可以看出，國(guó)外學(xué)者P.Granier等人[18]研究法國(guó)省級(jí)優(yōu)秀短跑運(yùn)動(dòng)員在PP、PP/kg、MP、MP/kg方面都高于本研究受試者。相對(duì)于全美大學(xué)體育協(xié)會(huì)(NCAA)一級(jí)運(yùn)動(dòng)員平均水平來(lái)說(shuō)[19]，本研究受試者PP、MP均低于NCAA一級(jí)運(yùn)動(dòng)員平均水平，說(shuō)明本研究受試者在爆發(fā)力和肌肉平均做功方面與其還有一定差距，磷酸原和糖酵解供能能力有待加強(qiáng)；在PP/kg、MP/kg以及AFI指標(biāo)上都略高于其平均水平，說(shuō)明本研究受試者在速度耐力和抗疲勞方面與NCAA一級(jí)運(yùn)動(dòng)員平均水平相當(dāng)。與不同運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)比中，短跑運(yùn)動(dòng)員在無(wú)氧做功方面優(yōu)于其它項(xiàng)目?jī)?yōu)秀運(yùn)動(dòng)員[20-22]，也顯示出短跑無(wú)氧代謝為主的項(xiàng)目特點(diǎn)。

3.2 高校高水平男子短跑運(yùn)動(dòng)員有氧能力特征 本研究結(jié)果顯示，30sWingate測(cè)試中絕對(duì)和相對(duì)VO2峰值均占VO2max測(cè)試VO2max的88%，HR峰值占比為90%，這與Yagesh Bhambhani等人的研究結(jié)果相似（VO2占比86.7%，HR占比94%）。據(jù)文獻(xiàn)記載，VO2是由Fick等式確定的，這個(gè)等式把心輸出量和動(dòng)靜脈氧差用數(shù)學(xué)量化出來(lái)[13]。對(duì)于這個(gè)量化數(shù)據(jù)，曾經(jīng)有大量的研究用來(lái)評(píng)估在運(yùn)動(dòng)中是心輸出量（中心）還是動(dòng)靜脈氧差（外周）限制了VO2max。Yagesh Bhambhani等人通過(guò)近紅外光譜（NIRS）對(duì)30sWingate測(cè)試和VO2max測(cè)試的肌氧動(dòng)態(tài)進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)2種測(cè)試的組織脫氧水平相似，進(jìn)而說(shuō)明30sWingate測(cè)試中VO2峰值低于VO2max測(cè)試并不是因?yàn)橥庵茉蛟斐?。他們發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于VO2max測(cè)試，Wingate測(cè)試中HR較低，2個(gè)測(cè)試間VO2最大值的差異可能是因?yàn)镠R的差異造成的。他們通過(guò)氧脈搏來(lái)進(jìn)行分析。心臟每次搏動(dòng)輸出的血量所攝取的氧氣，稱(chēng)為氧脈搏（VO2/HR），它是由每分輸出量（即心輸出量）和動(dòng)靜脈氧差確定的。由表1得出，相對(duì)于VO2max測(cè)試，30sWingate測(cè)試中的氧脈搏稍微低一些。Yagesh Bhambhani等人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于VO2max測(cè)試，30sWingate測(cè)試中氧脈搏低5%～7%，但是組織脫氧水平相似，就間接說(shuō)明了30sWingate測(cè)試中VO2峰值相對(duì)較低是由于心輸出量較低造成的，而心輸出量的這種差異他們猜測(cè)有可能是30sWingate運(yùn)動(dòng)時(shí)間太短產(chǎn)生的[22]。

Fontana P等人[23]假設(shè)如果一個(gè)30sWingate能夠明顯提高每搏輸出量和心輸出量，那么最大攝氧量的提高就可能解釋為氧傳遞的提高。他們?cè)趯?duì)受試者進(jìn)行持續(xù)2～3周Wingate測(cè)試訓(xùn)練項(xiàng)目后，進(jìn)行了30sWingate和VO2max測(cè)試，受試者最大攝氧量提高了，30sWingate測(cè)試中VO2和HR峰值低于VO2max測(cè)試，他們測(cè)量并計(jì)算了受試者的心輸出量和每搏輸出量，計(jì)算的結(jié)果與Yagesh Bhambhani分析有差異。Fontana P等人發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于VO2max測(cè)試最大運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，30sWingate測(cè)試后心輸出量是相似的，每搏輸出量相對(duì)較高，心率較低。他們認(rèn)為這說(shuō)明一個(gè)30sWingate產(chǎn)生了血液動(dòng)力學(xué)反映。筆者認(rèn)為這2個(gè)研究產(chǎn)生差異的原因是受試者，前者研究對(duì)象為高水平運(yùn)動(dòng)員，而后者研究對(duì)象為普通人，顯然運(yùn)動(dòng)員的心肺功能要強(qiáng)于普通人，所以前者分析認(rèn)為30sWingate測(cè)試中心輸出量低于VO2max測(cè)試，而后者研究結(jié)果為2個(gè)測(cè)試心輸出量相似。

心輸出量（cardiac output），一般是指每分鐘左心室射入主動(dòng)脈的血量。通常所說(shuō)的心輸出量是指每分輸出量，每分輸出量等于每搏輸出量與心率的乘積。每搏輸出量（stroke volume）是一側(cè)心室每次收縮所射出的血量，簡(jiǎn)稱(chēng)搏出量，而每搏輸出量又決定于心肌收縮力和靜脈回流量[24]。眾所周知，30sWingate測(cè)試是無(wú)氧功率測(cè)試，可是測(cè)試后心肺功能指標(biāo)接近VO2max測(cè)試中相應(yīng)指標(biāo)的最大值，若2種測(cè)試的組織脫氧水平相似，肌肉中肌紅蛋白貯藏的氧氣量極少，那么產(chǎn)生這種情況的原因可能主要就是心肌收縮力，進(jìn)而說(shuō)明30sWingate測(cè)試后期心肺有氧代謝可能參與供能。

3.3 短時(shí)運(yùn)動(dòng)中的有氧與無(wú)氧特征 已有研究表明，在30sWingate測(cè)試最后幾秒有氧代謝參與供能[25-26]，所以筆者通過(guò)對(duì)30sWingate測(cè)試中無(wú)氧功率指標(biāo)與心肺功能指標(biāo)進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析得出，心率與平均功率MP負(fù)相關(guān)（r=-0.5）；氧脈搏與平均功率正相關(guān)（r=0.55）（見(jiàn)表2）。本文的研究結(jié)果與姜文凱等人[7]對(duì)優(yōu)秀女子短跑運(yùn)動(dòng)員有氧-無(wú)氧能力的研究結(jié)果基本一致，他們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)最大有氧能力試驗(yàn)中的最大通氣量、最大攝氧量和最大功率3個(gè)主要指標(biāo)與30sWingate無(wú)氧試驗(yàn)中最小功和平均功率呈正相關(guān)，而與起始功和最大功率無(wú)關(guān)。由表1和圖1可知，本研究把30sWingate測(cè)試后的心肺反映指標(biāo)與VO2max測(cè)試得到的最大心肺指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，30sWingate最后5～10s基本為最小功率，而恰在此時(shí)，心肺指標(biāo)快速增長(zhǎng)，以至于30sWingate測(cè)試后的VO2、VE、TV、VO2/HR、VCO2以及HR峰值分別占VO2max測(cè)試最大值的88%、89%、79%、94%、83%和90%，更進(jìn)一步說(shuō)明了30sWingate無(wú)氧功率測(cè)試和有氧能力之間的關(guān)系。美國(guó)的學(xué)者Nico Hofman經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)[27]，夏訓(xùn)期間獲得的Wingate測(cè)試結(jié)果能夠很好的預(yù)測(cè)在隨后冬季1500m速度滑冰運(yùn)動(dòng)成績(jī)的提高。這說(shuō)明Wingate測(cè)試可以很好地應(yīng)用于實(shí)際的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中。

從能量供應(yīng)方面來(lái)看，人們普遍認(rèn)為最大輸出功率來(lái)源于A(yíng)TP-CP能量供應(yīng)，而平均功率（MP）則主要為無(wú)氧糖酵解供能。但Jimmy C.Smith等人[28]通過(guò)6名健康男性受試者30sWingate測(cè)試，對(duì)30sWingate測(cè)試中能量系統(tǒng)供應(yīng)情況進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，ATP-CP供能在第一個(gè)5s達(dá)到最高值，從最高值到10s，ATP-CP供能快速下降。糖酵解供能在10～15s有提高，并且達(dá)到糖酵解系統(tǒng)的最大值。有氧供能在測(cè)試中逐漸升高，在最后5s，VO2超過(guò)了VO2max的90%（與本研究結(jié)果一致），并且有氧代謝提供了ATP再生必需能量的35%。在整個(gè)30s Wingate測(cè)試中，有氧供能占16%，糖酵解供能占56%，ATP-CP供能占28%，他們由此推論，在高能運(yùn)動(dòng)中，糖酵解供能在前15s達(dá)到最高值；而且，有氧代謝在“無(wú)氧”運(yùn)動(dòng)中反映非?？?，對(duì)于運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)有顯著的貢獻(xiàn)。

30sWingate測(cè)試中平均功率代表運(yùn)動(dòng)員的速度耐力，心率和氧脈搏同時(shí)與平均功率相關(guān)，也揭示了心肺功能與速度耐力之間的關(guān)系。速度耐力是一種非常重要的能力，這種能力會(huì)導(dǎo)致在100m或200m最后階段或速度趨向于下降的幾秒鐘保持較高的跑動(dòng)速度。Krzysztof Kusy等人[29]對(duì)一名國(guó)家隊(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員的一組短距離反復(fù)跑（60m、60m、100m、120m）中有氧和無(wú)氧供能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有氧、無(wú)氧無(wú)乳酸、無(wú)氧乳酸能量來(lái)源比例為11.1%、46.4%、42.5%。短距離反復(fù)跑是典型的速度耐力訓(xùn)練，他的研究說(shuō)明了速度耐力運(yùn)動(dòng)中有氧和無(wú)氧能量供應(yīng)的比例，從而也說(shuō)明速度耐力運(yùn)動(dòng)依靠無(wú)氧代謝和有氧代謝。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論 本文通過(guò)自行車(chē)VO2max測(cè)試和30s Wingate測(cè)試對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了心肺功能和無(wú)氧能力測(cè)量，發(fā)現(xiàn)短跑運(yùn)動(dòng)員在30sWingate測(cè)試后的攝氧量峰值接近VO2max測(cè)試中的最大攝氧量。心肺功能參數(shù)與30sWingate測(cè)試平均功率存在相關(guān)性，進(jìn)而說(shuō)明，短時(shí)高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中速度耐力與有氧能力有關(guān)，為短跑運(yùn)動(dòng)員的科學(xué)訓(xùn)練提供生理學(xué)理論參考。

4.2 建議 在短跑專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練過(guò)程中有人認(rèn)為過(guò)分強(qiáng)調(diào)有氧能力的訓(xùn)練有可能影響糖酵解系統(tǒng)供能能力的發(fā)展，不利于速度耐力的提高。這種想法可能也困擾了很多教練員，即對(duì)于短跑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行有氧訓(xùn)練和無(wú)氧訓(xùn)練的“度”的問(wèn)題。通過(guò)本研究，筆者認(rèn)為教練員可以使用30sWingate測(cè)試對(duì)短跑運(yùn)動(dòng)員的階段性訓(xùn)練進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)成績(jī)，對(duì)訓(xùn)練方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，從而提高運(yùn)動(dòng)員的專(zhuān)項(xiàng)水平。