定向運動員12分鐘跑中能量消耗的動態(tài)研究*

劉 帥 吳海英 李佳遙

定向運動員12分鐘跑中能量消耗的動態(tài)研究*

劉 帥1吳海英1李佳遙2

（1太原工業(yè)學(xué)院 體育系，山西 太原 030008；2大同大學(xué) 體育學(xué)院，山西 大同 037009）

通過人體成分分析儀篩選受試者，采用運動能耗儀WGT3X-BT對18名定向運動員12分鐘跑中能耗監(jiān)測，運動即刻使用尿檢儀檢測尿蛋白驗證疲勞狀態(tài)，準確高效評價運動員運動負荷，幫助其提高有氧耐力水平。結(jié)論：通過尿檢及能耗數(shù)值均驗證運動員12分鐘跑達到力竭狀態(tài)，在第2分鐘、第4分鐘、第9分鐘開始峰值波動大，意味著動作幅度、疲勞程度的不同，證明三大供能占比的不同，據(jù)此提出12分鐘跑前的訓(xùn)練和營養(yǎng)補充計劃，以提高運動成績。

12分鐘跑；能量消耗；加速度傳感器；運動員

人體運動能耗是了解身體活動水平及效果的重要指標(biāo)，加速度計可準確記錄身體活動類型、頻率和時間，直觀反映運動能耗，具有客觀便捷、對受試者干擾性小等優(yōu)點，Actigraph加速度傳感器對跑步等位移活動的測量準確度更高。12分鐘跑是評定人體體能級別的快捷方式，分析運動員12分鐘跑能耗，對提高運動員中長跑能量儲備、技戰(zhàn)術(shù)水平和賽前營養(yǎng)準備具有指導(dǎo)意義。本文選取符合條件的受試者進行12分鐘跑測試，記錄每分鐘能耗數(shù)值；運動即刻收集尿液樣本，檢測是否達到力竭狀態(tài)；提取數(shù)值進行繪圖，分析力竭運動過程中的消耗趨勢，結(jié)合實戰(zhàn)表現(xiàn)分析原因，找出提高成績的訓(xùn)練方案和營養(yǎng)補充計劃，旨在為科學(xué)指導(dǎo)定向運動員科學(xué)訓(xùn)練提供依據(jù)。

1 研究對象

選取太原工業(yè)學(xué)院體育系體態(tài)勻稱、骨盆、踝關(guān)節(jié)維度小、體重較輕的18名定向隊員（男10人、女8人）為研究對象，且研究對象的身高、體脂等經(jīng)體成分分析儀檢測符合要求，測試前均做詳細的調(diào)查，訓(xùn)練時間1年以上，生理無異常狀況，且都愿意嚴格遵守實驗流程。

2 實驗設(shè)計

將實驗對象分男、女兩組，由于相同速度下跑臺和場地走、跑的能耗差異大，直接測量場地走、跑的能量消耗能反映日常體育健身活動的真實狀況，采用實際場地測驗，在工作人員指導(dǎo)下將加速度傳感器固定于受試者最接近人體質(zhì)心的右側(cè)髂前上棘部位，測量其12分鐘跑的能耗動態(tài)變化。發(fā)令槍聲響起后開始計時，要求每名運動員在12分鐘內(nèi)跑到力竭，即刻收集受試者運動尿液樣本，采用尿檢儀檢測尿蛋白，驗證疲勞狀態(tài)，而后計算每分鐘消耗的梅脫值并繪制出折線圖，分析其在初始階段、中途及結(jié)尾的能耗特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 身體成分主要指標(biāo)

表1 男女受試者身體成分檢測結(jié)果

身高（cm）體重（kg）腰臀比身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）體脂肪率（BF%） 男175.60±4.2062.07±4.760.85±0.0220.12±1.3811.15±2.82 女163.25±3.3355.99±4.790.80±0.0221±1.7925.08±3.74

世界衛(wèi)生組織(WHO)指出：亞洲人標(biāo)準BMI值范圍在18.5-23之間；健康男性的腰臀比平均為0.85-0.90，女性平均為0.75-0.80。耐力運動員和其他運動員相比，絕對和相對體脂含量較低，含量過多對運動有消極影響，成績和體脂百分比呈負相關(guān)，體脂率在5％-10%為優(yōu)秀，一般男性運動員BF%在6%-13%，女性在14%-20%：由表1可知，受試者BMI指數(shù)正常，男性腰臀比和BF%符合普通運動員標(biāo)準，女性體脂、腰臀比偏高。

3.2 測試中能量消耗

表2 受試者測試結(jié)果

跑步成績（m）MET Rate訓(xùn)練即刻尿檢(g/L)次日晨檢（g/L） 男3200±156.357.39±1.070.79±0.340.63±0.39 女2625±166.909.31±0.920.74±0.360.69±0.43

表3 人體運動強度劃分（METs）

輕中等重很重 男1.6-3.94.0-5.96.0-7.98.0-9.9 女1.2-2.72.8-4.34.4-5.96.0-7.5

肯尼斯·庫珀博士指出12分鐘跑，30歲以下男子2800m以上，女子2600m以上為優(yōu)秀，表2顯示所測運動員平均跑步距離達標(biāo)。梅脫（METs）與人體運動強度呈正相關(guān)，基于梅脫的人體運動強度劃分，男生平均值在7.39，女生平均值在9.31，由表3可見，受試者在規(guī)定時間內(nèi)均達到生理負荷標(biāo)準。由于使用加速度計測定熱量消耗會在將近10 METs的運動強度時達到停滯期而低估高強度時的熱量消耗，為保持實驗嚴謹性，還應(yīng)根據(jù)尿檢結(jié)果驗證賽后狀態(tài)。運動后蛋白質(zhì)分解增大，在尿中能檢測出蛋白，出現(xiàn)尿蛋白陽性，提示機體可能出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，由圖2看出，受試者訓(xùn)練即刻和次日晨檢均檢測出尿蛋白，判定受試者出現(xiàn)疲勞，所以繪制的12分鐘內(nèi)每分鐘的動態(tài)變化可真實反映學(xué)生能量變化，具有顯著的研究意義。

3.3 能量消耗的動態(tài)變化

3.3.1總能耗曲線分析

運動員起跑前呈站立姿勢，當(dāng)人體處于靜止站立狀態(tài)時也有加速度，速度計也會檢測出能量消耗，故圖1開始時間能耗非0。賽后不能立即坐躺，應(yīng)做些有氧運動，防止重力性休克，也有利于機體恢復(fù)，所以12分鐘后能耗也不為0。由圖1得知全體受試者能耗在第2和4分鐘變動明顯，2-3分鐘呈現(xiàn)抬升趨勢，至第4分鐘上升到一個平臺期，8-9分鐘普遍有所變化，運動后期部分受試者呈現(xiàn)下降趨勢。

圖1 受試者MET Rate消耗折線圖

3.3.2男生能耗分析

圖2 為男生12分鐘跑MET Rate散點圖

圖2為男生跑步MET消耗圖，前兩分鐘由高變低，而后緩慢抬升至平臺期，測試中后期又緩慢下降。根據(jù)實驗現(xiàn)場記錄可以得出，受試者在前1分鐘的時候起跑瞬間加速，搶彎道處未全力沖刺故下降，第2分鐘的時候已經(jīng)開始出現(xiàn)第一、二梯隊分化，專業(yè)運動員比賽中會根據(jù)參賽隊員實力分析自己在賽中的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢和不足而確定戰(zhàn)術(shù)方法。中長跑比賽中擅長終點沖刺者常選擇跟隨跑，而耐力較強者會更多選擇領(lǐng)先跑戰(zhàn)術(shù)。M5運動員在彎道搶跑，所用動作幅度會很大，起始階段消耗的卡路里直線上升又立馬調(diào)整速度降了下來。前3分鐘第一集團能耗逐漸遞增，第二集團速度明顯下降，3-4分鐘受試者能耗攀升逐漸趨同，前4分鐘的能耗遠小于平均值，第4分鐘后出現(xiàn)變化，此時受試者開始有疲勞感，耐力性運動員應(yīng)用較高的平均速度通過全程，所以4-9分鐘多數(shù)運動員能量消耗在平緩期，需要注意的是，剛開始在第2分鐘分化出的第1集團在第4分鐘后能量消耗處于下行，而第2集團經(jīng)過第2分鐘的蟄伏調(diào)整后能耗逐漸增高，且運動保持在中高速水平。

3.3.3女生能耗分析

圖3 女生12分鐘跑MET Rate散點圖

圖3顯示前兩分鐘女生上升趨勢明顯，據(jù)現(xiàn)場記錄可看出，她們起跑準備階段身體前傾，動作幅度很大，故此加速度儀記錄的能耗很大，起點相對男生來說較高，而且均有搶道動作，步伐頻率相差不大意味著整體能耗趨勢類似，并無明顯太高或太低者，所以她們的能量消耗呈現(xiàn)迅速提升趨勢。第2分鐘后每人的METs開始有所分化，女生跑步梯隊分布較穩(wěn)定，前后位置變化小，相較于男生而言，第2分鐘后上升到平穩(wěn)期，最后沖刺階段能耗差異大，部分受試者迅速下降，可以推測出在跑步前期和中期并未合理安排體力導(dǎo)致最后未能成功加速致使速度降低，而大部分受試者在第11分鐘后MET消耗緩慢下降，可以看出跑步動作的幅度和頻率已經(jīng)慢了下來，均出現(xiàn)不同程度的減速，這與起始階段沖刺搶道迅速消耗體力從而過早進入平穩(wěn)期也有直接關(guān)系，由此可以看出部分女性受試者在測試中除了能量補充方面未準備充足，在戰(zhàn)術(shù)安排上也有所欠缺。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

身體成分顯示男生均符合運動員標(biāo)準，女生BMI偏高，會對運動表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響；運動即刻和次日清晨均檢測出尿蛋白，說明機體耗能多、負荷大，應(yīng)提高體能儲備；男女生在第2、4、9分鐘后均出現(xiàn)明顯波動，說明位移、體態(tài)向量發(fā)生改變，人體供能方式進行了轉(zhuǎn)換；男生全程起伏大而能耗高，意味著技戰(zhàn)術(shù)運用較多；女生能耗表現(xiàn)平穩(wěn)，次日尿檢結(jié)果升高，說明運動負荷過重且在比賽過程中不善于進行變動；女生前6分鐘能耗比男生大，在中后期的能耗提前下降，意味著在跑步技巧、訓(xùn)練方式和身體素質(zhì)方面有待提升。

4.2 建議

4.2.1供能代謝方面

全部受試者能耗不同時間段均有不同特征，意味著供能方式在運動中有了改變。人體三大供能系統(tǒng)按不同比例為機體供能，18名測試者的12分鐘跑屬于周期性耐力項目，是長時間遞增負荷的有氧運動，隨著運動長度的增加逐步從無氧混合代謝向以有氧供能為主的混合代謝過渡，意味著脂肪的動用只能在運動中后期出現(xiàn)，后期沖刺階段仍由糖來供能，所以定向運動員在平時訓(xùn)練中應(yīng)多注意通過訓(xùn)練延長每個系統(tǒng)供能時間，可采用變速跑、間歇跑等訓(xùn)練方法提高自身有氧耐力，還應(yīng)注意賽前 3-7 天前進行非力竭性高強度運動，然后逐步減小訓(xùn)練負荷使機體代謝恢復(fù)到最佳狀態(tài)。

4.2.2體能儲備方面

女生在12分鐘跑中期能耗處于下行，后期能耗下降速度快，身體已提前達到疲乏期。耐力水平較高的運動員肌肉動員脂肪的能力較強，男生全程波動大、能耗高，女生中期平穩(wěn)卻后期乏力，都說明運動中所需能量較多，所以提前增加身體糖原和脂肪儲備至關(guān)重要。運動即刻和次日清晨均檢測出尿蛋白，應(yīng)注意無機鹽、水、能提高血紅蛋白含量的營養(yǎng)物質(zhì)的補充，在賽前三天的膳食主要以多糖類為主，輔以少量高糖類食物可使肌糖原儲量超量恢復(fù)；比賽當(dāng)天食用易消化食物，適當(dāng)補充含鉀食物，可強化肌肉力量和耐力；賽前1-2小時和10-15分鐘間隔補水，堅持少量多次原則，防止運動性脫水。

4.2.3技戰(zhàn)術(shù)方面

合理地安排體力，采用適合自己的戰(zhàn)術(shù)。女生的技戰(zhàn)術(shù)安排稍顯不足，一開始的猛沖會急劇消耗體力，致使后勁不足，成績低下，應(yīng)把體力留到最后200米。在比賽中要根據(jù)場地、氣候、風(fēng)向、環(huán)境等量身定做屬于自己的戰(zhàn)術(shù)方案。一般耐力好的運動員常用領(lǐng)先跑；速度好的多采用跟隨跑；為了擺脫對手還可采用變速跑。最后的沖刺階段往往會決定運動員的成績，所以要把握好時機，以及加強最后沖刺能力的訓(xùn)練。

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Dynamic Study of Energy Consumption in the Oriented Athletes' 12-Minute Run

LIU Shuai, etal.

（Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, Shanxi, China）

太原工業(yè)學(xué)院2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目WK2018058。

劉帥（1996—），本科生，研究方向：戶外體育。