大學生公路自行車運動成績與身體機能的灰色關(guān)聯(lián)研究

張桂忠 張宏帥

(1.內(nèi)蒙古師范大學體育學院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)體育科學研究所,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030)

2011年環(huán)青海湖國際大學生公路自行車邀請賽開賽，此后每年夏季舉辦一次，帶動了這一運動項目在高校的發(fā)展。自行車運動在豐富大學校園文化的同時，也給人們提出了新的課題：如何能夠在高校間的競技中脫穎而出，拔得頭籌？從理論上來說，運動員的競技能力和比賽表現(xiàn)取決于他的身體機能水平。如果能夠明確二者之間的關(guān)系，就可以實現(xiàn)有針對性的訓練，有效提高比賽成績。本研究擬通過公路自行車比賽成績與運動員身體機能間的關(guān)聯(lián)分析，探討各種機能或狀態(tài)在比賽中的重要性，為這項運動的訓練和比賽提供有價值的參考。考慮到研究條件的限制和研究方法的有效性，本研究采用了灰色關(guān)聯(lián)分析法。

1 測試對象與方法

本研究以大學生公路自行車運動成績與身體機能的灰色關(guān)聯(lián)為研究對象，以內(nèi)蒙古大學公路自行車隊員為測試對象。所有運動員均無傷病，能正常參加訓練和比賽，基本情況見表1。

表1 大學生自行車運動員基本情況

運動員比賽成績?yōu)槠鋮⒓?015年第五屆“中國體育彩票杯”環(huán)青海湖國際大學生公路自行車賽的騎行成績。比賽全程59.2公里，分三個賽段。第一賽段長16.5公里，于10.6公里處設(shè)有一個1級爬坡點；第二賽段長36公里，于13.6公里處設(shè)有一個3級爬坡點，30公里處設(shè)有一個途中沖刺點；第三賽段長6.7公里，為純爬坡賽段。在全部參賽的18支代表隊中，內(nèi)蒙古師范大學公路自行車隊獲得團體第六名，其中長距離賽段獲團體第一名。

賽前完成以下測試：Omega Wave體能測試系統(tǒng)(美國)測定運動員身體機能狀態(tài)指標疲勞程度；中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)機能和下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA軸)功能水平；能量供應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)指標，包括相對最大攝氧量(VO2max)和無氧閾心率(HRat)。Monark功率自行車(瑞典，Ergomedic 894Ea型)進行Wingate無氧功率測定，指標包括最大無氧功(PP)和平均無氧功(AP)。

采用灰色系統(tǒng)理論建模軟件(7.0)[1]對測試所得數(shù)據(jù)進行處理，分別以運動員三個賽段的比賽成績?yōu)槟感蛄?，運動員各項機能指標測試結(jié)果為子序列，計算灰色綜合關(guān)聯(lián)度，導(dǎo)出灰色綜合關(guān)聯(lián)序(以下分別簡稱關(guān)聯(lián)度和關(guān)聯(lián)序)。

2 研究結(jié)果與分析

6名大學生運動員各項機能指標測試結(jié)果見表2。

表2 運動員各項機能指標測試結(jié)果

注：前3項指標均采用7分的等級評分制，分值越高，說明狀態(tài)或機能越好，7分達到最佳；相對：ml/min·kg；無氧閾心率：bpm；最大無氧功：W；平均無氧功：W。

在Omega Wave體能測試中，系統(tǒng)將人體心血管系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等的測試結(jié)果與數(shù)據(jù)庫進行對比，進而對機體各項功能狀態(tài)評分，得出運動員當前狀態(tài)的等級分值。實際應(yīng)用表明該測試系統(tǒng)能夠較準確地反映訓練負荷及疲勞程度。由表2可見，此次測試的運動員賽前機能狀態(tài)良好，無明顯疲勞現(xiàn)象存在，適于參加比賽并有利于創(chuàng)造佳績。

表2顯示測試的運動員相對都很高，甚至超過我國優(yōu)秀男子公路自行車運動員的水平(68.94±8.35ml/min·kg)[2]。這與Omega Wave體能測試系統(tǒng)測得的相對數(shù)值通常較高有關(guān)；體能監(jiān)控的實踐和一些實驗研究[3]均表明，該系統(tǒng)測得的相對高于實驗室的機能測試結(jié)果。但是由于Omega Wave系統(tǒng)對人體有氧工作能力的評價與傳統(tǒng)方法最大攝氧量檢測結(jié)果有較高相關(guān)性[3]，因此這并不影響本研究的有效性。

運動員比賽成績見表3。為滿足數(shù)據(jù)分析的需要，運動員各賽段的比賽成績均以平均騎行速度表示。

表3 運動員不同賽段比賽成績(平均騎行速度)

注：平均騎行速度：km/h。

通過灰色關(guān)聯(lián)分析得出三個賽段運動員比賽成績與身體機能各項指標的灰色綜合關(guān)聯(lián)度及其排序，詳見表4、5、6。

表4 不同賽段比賽成績與各工作能力指標之間的關(guān)聯(lián)度及其排序

由表4可知，無論哪一賽段的比賽，運動員比賽成績與無氧閾心率的關(guān)聯(lián)度均為最大，即無氧閾心率都是該段比賽成績的首要因素。無氧閾心率反映人體進行有氧運動的最大強度，其水平越高，說明人體的有氧運動能力越強。無氧閾強度和相對都是反映有氧工作能力的指標，無氧閾代表了對最大攝氧量的利用率，與最大攝氧量相比，無氧閾強度更能反映實際運動時機體攝取和利用氧的程度。在這一組數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析中，比賽成績與無氧閾心率的關(guān)聯(lián)度均為最大，且均大于與相對的關(guān)聯(lián)度，這一結(jié)果完全符合該公路自行車三個賽段的比賽均屬耐力性運動的情況，說明灰色關(guān)聯(lián)分析的量化結(jié)果與人們通常的定性分析結(jié)果是一致的。尤其對于16.5km和36km這兩個較長距離的賽段，關(guān)聯(lián)序分析顯示相對都優(yōu)于其它兩個因素。只是我們也看到，反映磷酸原系統(tǒng)供能最大無氧功優(yōu)于反映整體無氧供能能力的平均無氧功。這可能與這兩個賽段中分別有一個爬坡點，以及36km賽段還有一個沖刺點有關(guān)。而對于6.7km賽段，由于這是一個完全的爬坡賽段，所以運動員在比賽中的運動強度更大，其能量供應(yīng)更多地依賴于糖酵解過程，因此平均無氧功在整個關(guān)聯(lián)序中的位置提前，僅次于無氧閾心率。

根據(jù)上述分析，在大學生公路自行車的訓練中，應(yīng)當優(yōu)先發(fā)展運動員的有氧工作能力，可采用諸如乳酸閾強度訓練法等訓練方法。還應(yīng)適度加強運動員無氧工作的能力。尤其是針對距離較短的6.7km賽段，在訓練中加入一定的力量練習，提高下肢對抗阻力和長時間高強度無氧做功的能力，對比賽成績的提高都將大有裨益。

表5 不同賽段比賽成績與調(diào)節(jié)機能之間的關(guān)聯(lián)度及其排序

由表5可知，在運動機能的兩種主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，HPA軸機能能力與各賽段比賽成績的關(guān)聯(lián)度均大于CNS的機能能力。即對于大學生運動員的比賽成績而言，HPA軸調(diào)節(jié)能力的影響大于CNS的調(diào)控。

下丘腦-垂體-腎上腺軸亦稱應(yīng)激軸，與機體抵抗內(nèi)外界應(yīng)激刺激的應(yīng)答性反應(yīng)有關(guān)，是與身體運動關(guān)系最為密切的內(nèi)分泌功能軸。運動中HPA軸的動員可以促進能量代謝，使能量代謝運轉(zhuǎn)以糖代謝為中心，增強兒茶酚胺對血管的調(diào)節(jié)，對調(diào)控劇烈運動時機體運動能力的發(fā)揮具有重要作用。中樞神經(jīng)機能的重要性體現(xiàn)在神經(jīng)調(diào)控的相對穩(wěn)定與各中樞的協(xié)調(diào)配合對長時間肌肉活動的作用上。神經(jīng)調(diào)控的穩(wěn)定意味著運動時在大量的傳入沖動作用下，中樞不易轉(zhuǎn)入抑制狀態(tài)，從而能長時間保持興奮與抑制的有節(jié)律轉(zhuǎn)換。中樞間的協(xié)調(diào)配合則意味著各中樞的興奮和抑制過程更加集中，肌肉的收縮與放松更加協(xié)調(diào)，肌肉活動的機械效率更高。同時，這種協(xié)調(diào)關(guān)系也包括軀體與內(nèi)臟運動中樞之間的協(xié)調(diào)。

從理論上來說，對于公路自行車這樣的耐力性運動項目而言，運動的中樞調(diào)控無疑起著重要的作用。但是本研究顯示，HPA軸的機能狀況與比賽成績表現(xiàn)出更為緊密的關(guān)聯(lián)。其中的原因可能在于，運動員長期的耐力訓練業(yè)已提高了中樞對刺激的耐受力，保證了神經(jīng)過程的穩(wěn)定和肌肉活動的節(jié)律化，使其不再成為限制因素。同時，運動員的騎行過程也已高度自動化，而不能影響他們的比賽成績。Martin JC研究小組就曾報道過世界級自行車運動員與一般蹬騎者的騎行效率沒有顯著區(qū)別[4]。而在另外一個方面，運動應(yīng)激狀態(tài)下HPA軸的調(diào)控對于公路自行車這個體能類項目來說卻是至關(guān)重要的，因為正是它決定了運動中機體能量供應(yīng)能夠快速、持久進行。因此作為一個重要的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，CNS在公路自行車比賽的運動機能調(diào)節(jié)中最終讓位于HPA軸。

無氧閾心率和HPA軸功能分別是上述兩個關(guān)聯(lián)序中的首要因素，與比賽成績的關(guān)聯(lián)最為緊密。計算無氧閾心率、HPA軸功能和疲勞程度與不同賽段比賽成績之間的關(guān)聯(lián)度并進行比較和排序，結(jié)果見表6。其中疲勞程度反映人體整體機能狀態(tài)。

表6 不同賽段比賽成績與各能力(或狀態(tài))代表指標之間的關(guān)聯(lián)度及其排序

三個賽段的公路自行車比賽都是長時間的運動，都會考驗人體的有氧工作能力，因此無氧閾心率無疑是其中很重要的制勝因素。但由表6可見，在所有賽段的關(guān)聯(lián)序中，無氧閾心率都不占絕對優(yōu)勢，甚至可能是處于劣勢地位。而HPA軸功能則為首要因素，即HPA軸調(diào)節(jié)能力對公路自行車運動員比賽成績的貢獻率最大。

另外，對于強度稍低，持續(xù)時間較長的16.5km和36km的比賽而言，疲勞程度均為最劣因素，說明運動員賽前疲勞對運動能力和比賽成績的影響還不大，抑或可以通過其它方面較強的能力彌補。但是對于強度較高的6.7km爬坡賽來說，疲勞程度則躍居無氧閾心率之前，提示在這一賽段比賽中疲勞問題不可忽視，相反應(yīng)積極采取有效措施，預(yù)防和消除疲勞，才能使運動員有較好的發(fā)揮。

大學生公路自行車運動屬于體能主導(dǎo)類項目，需要機體代謝供能、機能調(diào)節(jié)和全身機能狀態(tài)等各方面均達到較高水平，形成較強的綜合能力。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)分析，本研究認為，在運動員具備一定有氧耐力的基礎(chǔ)和沒有明顯身體疲勞的情況下，HPA軸的調(diào)控作用和機體的應(yīng)激水平在比賽中決定了自行車運動能力，是運動員取得良好成績的關(guān)鍵。我們在公路自行車這一項目中，應(yīng)當強調(diào)HPA軸機能能力的發(fā)展。

長期系統(tǒng)的訓練有助于提高機體的運動應(yīng)激能力。Tharp早期即指出運動訓練作為一種慢性應(yīng)激，與實驗動物腎上腺肥大有著密切的關(guān)系[5]。目前有關(guān)HPA軸功能的研究較多集中在其對運動應(yīng)激的反應(yīng)和適應(yīng)上。運動應(yīng)激能夠誘導(dǎo)HPA軸和交感-腎上腺系統(tǒng)的激活，其激活方式隨運動強度與形式的不同而不同[6-7]。但耐力運動訓練對后續(xù)運動的激素反應(yīng)有何影響仍無定論。一些研究發(fā)現(xiàn)訓練后HPA軸對肌肉運動的反應(yīng)有所減弱[8-10]，但并非所有研究都這樣認為[11-12]。人們對HPA軸機能的運動適應(yīng)機制還知之甚少，而國內(nèi)的一些應(yīng)用研究[13-15]值得重視。這些研究提示，可以輔以一些穴位刺激的方法來改善HPA軸的機能狀態(tài)和調(diào)節(jié)能力，使機體的運動水平得到很好的發(fā)揮。謝晨等最近報道，神闕、氣海和足三里穴位敷貼對運動性疲勞運動員的下丘腦-垂體-腎上腺軸具有良性調(diào)節(jié)作用[16]。這更加說明在訓練實踐中可以結(jié)合一定措施，促進HPA軸功能的適應(yīng)性提高。

3 結(jié)論

從機體能量供應(yīng)的角度看，無氧閾心率與其所反映的機體有氧供能能力是大學生公路自行車各賽段比賽成績的首要因素，其它機能能力的相對重要性因賽段不同而不同。在調(diào)節(jié)機能方面，各賽段比賽中HPA軸的調(diào)控均占主要地位，CNS機能位居其次。綜合考察機體代謝供能、機能調(diào)節(jié)和全身機能狀態(tài)三方面因素，不同機能(或狀態(tài))在各賽段比賽中的相對重要性各異，其中HPA軸的調(diào)控作用和機體的應(yīng)激水平主導(dǎo)了大學生公路自行車的運動能力，是運動員取得良好成績的關(guān)鍵。