無氧閾強度在武警特戰(zhàn)隊員5KM負(fù)重跑訓(xùn)練中的研究

楊春華，張云麗，茍小平

(隴東學(xué)院 體育學(xué)院，甘肅 慶陽 745000)

在武警部隊中，有一支各項作戰(zhàn)能力都很出色的分隊——武警特戰(zhàn)部隊，他們肩負(fù)保家衛(wèi)國、維護(hù)社會穩(wěn)定與安全、處理社會等應(yīng)急事件的重要任務(wù)。同其他特戰(zhàn)隊員相比，武警特戰(zhàn)隊員常面臨持續(xù)大強度的作戰(zhàn)，他們對身體綜合素質(zhì)要求更高，尤其重要的就是體能素質(zhì)[1]。目前關(guān)于戰(zhàn)士體能訓(xùn)練的研究，主要集中在部隊士兵中，地方武警的體能訓(xùn)練方法基本上靠教官的經(jīng)驗，教官科學(xué)組織訓(xùn)練的能力不強，系統(tǒng)訓(xùn)練方法和手段都處于較低水平[2]，同時傳統(tǒng)訓(xùn)練方法強調(diào)“大強度”“大負(fù)荷”的方式給缺少系統(tǒng)訓(xùn)練特戰(zhàn)武警帶來的是高難度、高風(fēng)險、高淘汰率和高傷病率[3]。有剛?cè)胛榈奈渚貞?zhàn)隊員，由于他們之前大多數(shù)都沒經(jīng)歷過訓(xùn)練和嚴(yán)格的體能篩選，經(jīng)驗式的訓(xùn)練雖然存在損傷，但訓(xùn)練效果很明顯，經(jīng)過一年的訓(xùn)練后，他們個體之間的差異或者是先天潛能被挖掘出來，不同體質(zhì)對環(huán)境的刺激閾值就不同，更采用經(jīng)驗式訓(xùn)練的效果就不明顯。經(jīng)驗式訓(xùn)練采用慣用的強度和方法，忽略了個體差異，沒有考慮訓(xùn)練的基礎(chǔ)和對刺激強度的適應(yīng)程度，導(dǎo)致后期訓(xùn)練效果不理想、訓(xùn)練傷殘時有發(fā)生[4]。因此，入伍一年后武警特戰(zhàn)隊員5km跑成績不理想，達(dá)標(biāo)率較低的難題一直沒有得到很好地解決。在經(jīng)驗?zāi)Ｊ接?xùn)練下，往往是依賴盲目地增加運動強度來提高運動成績，但是過度疲勞和傷病等問題又隨之而來，所以怎樣能夠快速增強武警特戰(zhàn)隊員的有氧能力，提高5km跑的成績達(dá)標(biāo)率，而又不增加傷病率是目前研究的焦點問題[5]。如將乳酸無氧閾強度訓(xùn)練的方法應(yīng)用于一年后特警隊員的訓(xùn)練中，不僅可提升他們訓(xùn)練的科學(xué)性，減少傷病率，還可以獲得更好的訓(xùn)練效果。本研究借鑒運動隊員乳酸閾強度訓(xùn)練經(jīng)驗，采用遞增負(fù)荷方法測定武警特戰(zhàn)隊員乳酸閾值，確定乳酸閾強度及有氧運動強度，采用乳酸閾強度——心率監(jiān)控方法對武警隊員進(jìn)行訓(xùn)練，通過科學(xué)的訓(xùn)練強度及負(fù)荷量，改善武警隊員的心肺功能，提高其持續(xù)高強度作戰(zhàn)能力，降低武警特戰(zhàn)隊員訓(xùn)練期間的傷病率，提高武警特戰(zhàn)隊員5km的達(dá)標(biāo)率。

1 實驗方法

1.1 研究對象

慶陽市武警部隊中隨機選擇24名體質(zhì)健康，無其他疾病，入伍一年的武警隊員為實驗對象，填寫知情同意書，將他們隨機分為實驗組和對照組，每組12人。受試者基本情況如表1所示。

表1 受試者基本情況(-X±S)

1.2 研究方法

1.2.1 身體形態(tài)測量

本研究采用常規(guī)體質(zhì)測量方法,嚴(yán)格按照儀器測量方法測量受試者身高、體重、圍度及體成分等形態(tài)指標(biāo)。

1.2.2 機能指標(biāo)測定

安靜心率測定：讓受試者靜坐10分鐘，將聽診器置于受試者心前區(qū)聽診30秒，計算1分鐘的心搏次數(shù)。最大攝氧量(VO2max)測定：使用h/p/cosmos功率跑臺(德國產(chǎn))，Polar心率表(芬蘭產(chǎn))，YAEGER Oxygen Analyzer氣體分析儀(德國產(chǎn))，受試者在功率跑臺上進(jìn)行逐級遞增負(fù)荷運動試驗直接測定其最大攝氧量。第一級速度為6km/h，坡度為0%；之后每分鐘增加一次速度，每次增速1km/h；速度增加至10km/h后，在增加速度同時增加坡度，坡度每分鐘遞增1%，同時進(jìn)行氣體代謝的分析。肺活量測定：使用尤西姆AL6肺活量測試儀讓受試者在平靜狀態(tài)下采取站立位，盡力深吸氣后再盡量深呼氣，到不能再呼出氣體為止。

1.2.3 5km負(fù)重跑成績測試

測試方法：受試者12人一組，全副武裝負(fù)重35kg，按照5km跑比賽方式進(jìn)行成績測試。

1.2.4 個體乳酸閾的測定

測試方法：使用h/p/cosmos功率跑臺(德國產(chǎn))，起始負(fù)荷為6km/h，每3分鐘遞增1.5km/h，每名受試者全副武裝負(fù)重盡力完成4-7級負(fù)荷。使用德國產(chǎn)h/p/cosmos型血乳酸儀測定安靜、每級負(fù)荷結(jié)束后15秒鐘內(nèi)及恢復(fù)期第2、5、10分鐘時的血乳酸值(采集耳垂血25ul)，并使用芬蘭產(chǎn)POLAR遙測心率表同步記錄每分鐘心率和每名戰(zhàn)士的最高心率。依Stegmann和Kinderman等方法繪制個體血乳酸-強度動力變化曲線，標(biāo)定乳酸閾，并根據(jù)乳酸閾拐點所對應(yīng)的心率值，確定為每一位戰(zhàn)士5公里訓(xùn)練時的靶心率，并在靶心率的范圍下進(jìn)行為期12周的訓(xùn)練。

1.2.5 12周運動訓(xùn)練后各指標(biāo)的測試

實驗組在靶心率范圍下負(fù)重進(jìn)行為期3個月的集訓(xùn)，對照組在經(jīng)驗?zāi)Ｊ较仑?fù)重進(jìn)行3個月的訓(xùn)練，然后對5km負(fù)重跑的成績、身體形態(tài)和基本機能指標(biāo)進(jìn)行測量，并統(tǒng)計運動損傷人數(shù)。實驗過程中使用相同的儀器、相同的訓(xùn)練場地、相同的訓(xùn)練方法，由專門的人員進(jìn)行訓(xùn)練和測試并保持相同的測試環(huán)境，此次實驗測試過程和測試方法與第一次實驗相同。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

所有實驗數(shù)據(jù)通過SPSS 22.0 for Windows軟件進(jìn)行統(tǒng)計處理，求平均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差。對所求數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗，組內(nèi)顯著性差異*P<0.05，非常顯著性**P<0.0l；組間顯著性差異#P<0.05，非常顯著性差異##P<0.01。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)指標(biāo)測試結(jié)果

如表2所示，按照以前的訓(xùn)練方法，實驗組按無氧閾強度，對照組按常規(guī)不控制強度各自經(jīng)過12周訓(xùn)練后，對照組身高、體重、BMI指數(shù)和訓(xùn)練前相比，變化無顯著性差異，實驗組的BMI指數(shù)、體脂%明顯減小(P<0.05)，與訓(xùn)練前相比有顯著性差異(P<0.01)；實驗組和對照組訓(xùn)練后各項指標(biāo)最大攝氧量和肺活量有顯著性差異，其他各項指標(biāo)無變化。這說明訓(xùn)練一年后的武警還是按原有的訓(xùn)練方式進(jìn)行下去，他們身體的各項機體對原有的刺激已不再產(chǎn)生反應(yīng)，形態(tài)機能不再變化，而實驗組在無氧閾強度刺激下，12周訓(xùn)練后他們機體的各項機能又產(chǎn)生新的適應(yīng)，無論是和對照組還是與自身訓(xùn)練前相比，身體形態(tài)各項指標(biāo)都有變化。BMI是與體內(nèi)脂肪總量密切相關(guān)的指標(biāo)，身體質(zhì)量指數(shù)與最大耗氧量呈負(fù)相關(guān),在一定程度上能反映人體的有氧代謝能力水平。

表2 實驗前后形態(tài)指標(biāo)的測定結(jié)果

2.2 機能指標(biāo)測試結(jié)果

經(jīng)過12周訓(xùn)練后，兩組的肺活量和最大攝氧量的變化如圖1和圖2所示。肺活量兩組在實驗前無差異，經(jīng)過12周的訓(xùn)練后，實驗組12名武警特戰(zhàn)隊員肺活量均值為4925±219ml,對照組為4721±204，經(jīng)t檢驗可知，二者具有顯著性差異(P<0.05)，實驗組實驗前后相比差異更明顯(P<0.01)，對照組前后相比較基本無差異。相對最大攝氧量實驗組實驗前為44.82±3.13ml/kg/min，訓(xùn)練后為50.37±2.87ml/kg/min，對照組訓(xùn)練前為44.86±3.77ml/kg/min，訓(xùn)練后為46.24±3.18ml/kg/min，經(jīng)t檢驗，實驗組相對最大攝氧量實驗前后具有非常顯著性差異(P<0.01),實驗組與對照組之間訓(xùn)練后也差異明顯(P<0.05)，對照組訓(xùn)練前后差異不明顯。

圖1 武警特戰(zhàn)隊員肺活量對比

圖2 武警特戰(zhàn)隊員相對最大攝氧量對比

2.3 乳酸無氧閾運動試驗測試

如表2所示，實驗組受試者乳酸閾強度為9.42±0.78km/h，在實際訓(xùn)練中最高強度上限確定為10.2km/h，最低不能低于8.64km/h；實驗組武警特戰(zhàn)隊員在乳酸閾遞增負(fù)荷實驗中最高心率值為189±4.6b/min，乳酸閾乳酸值所對應(yīng)的心率值為151±13.5b/min。實驗組采用乳酸閾強度控制的靶心率上限確定為164b/min。因此，實驗組武警特戰(zhàn)隊員在12周乳酸閾強度訓(xùn)練中，實際最高心率為164b/min，最低為138b/min。

表2 遞增負(fù)荷乳酸閾運動試驗主要結(jié)果(-X±S)

2.4 5km負(fù)重跑及運動損傷測試

表3顯示實驗組與對照組5km負(fù)重跑成績在實驗前無差異。兩組經(jīng)過12周訓(xùn)練后，實驗組5km負(fù)重跑成績?yōu)?1.11±0.46min，對照組為23.92±0.45min，實驗組前后差異顯著(P<0.01)，對照組前后差異不明顯(P>0.05),實驗組與對照組之間差異顯著(P<0.01)。兩組訓(xùn)練初期傷病人員均為0人，實驗組經(jīng)過12周乳酸閾強度訓(xùn)練后，在5km負(fù)重跑訓(xùn)練中其傷病人員仍是0人，但是對照組經(jīng)過12周武警部隊常規(guī)訓(xùn)練后，有4人出現(xiàn)肌肉痙攣、扭傷等不同程度的運動損傷。

表3 武警5km負(fù)重成績

3 分析與討論

3.1 乳酸無氧閾強度在有氧訓(xùn)練中的價值

有氧耐力也被稱作是有氧工作能力，是人類一切活動的基礎(chǔ)。有氧能力測定通常用漸增負(fù)荷中心率的突然升高來判定,但在實際訓(xùn)練中個體差異較大，在科學(xué)研究中僅采用單一機能指標(biāo)，也不具有說服力，因此本研究采用了個體乳酸閾對應(yīng)的心率值進(jìn)行研究。乳酸是人體無氧供能中重要的中間產(chǎn)物，運動時乳酸主要在骨骼肌中生成，然后透過細(xì)胞膜擴(kuò)散入血液中進(jìn)行重新的代謝。人體在安靜狀態(tài)下血乳酸濃度一般在2mmol/L以下，運動時隨強度增加，通常將4mmol/L時的乳酸作為血乳酸的生成與消除的積累點，認(rèn)為該點是保證有氧供能的極限，隨著運動強度的進(jìn)一步增加，機體的攝氧量逐漸不能滿足運動對氧的需求，糖酵解系統(tǒng)供能比例不斷加大，乳酸的生成也將迅速增大，BLA濃度也迅速升高[6]。但最新的研究表明，不同個體乳酸閾存在較大的差異，采用個體無氧閾更具說服力[7]。無氧閾是指人體在長時間遞增強度運動時，體內(nèi)能量代謝由有氧代謝轉(zhuǎn)向更多地以無氧代謝為主，此時血液中乳酸值臨界點，主要是因氧供應(yīng)不充分導(dǎo)致體內(nèi)乳酸的生成增加。心率無氧閾是指在漸增負(fù)荷中，心率與運動強度剛開始呈線性變化，當(dāng)運動強度增加到一定程度時心率出現(xiàn)非線性變化，將此點對應(yīng)的運動強度定位為心率無氧閾強度。目前相關(guān)研究已表明心率無氧閾與乳酸無氧閾有很高的相關(guān)性，而且無氧閾心率易操作、無損傷[8]。因此本研究采用了乳酸無氧閾心率相結(jié)合的方法，確定武警隊員有氧運動的運動強度。另一方面，隨著運動水平的提高，機體耐受乳酸的能力也逐漸增強，訓(xùn)練中采用的乳酸控制顯得單一并難操控，再加上現(xiàn)有武警特戰(zhàn)隊員的有氧能力的訓(xùn)練缺乏專門的體能教練，其訓(xùn)練完全是依靠新人訓(xùn)練新人，在訓(xùn)練上沒有科學(xué)的理論基礎(chǔ)，缺少系統(tǒng)的訓(xùn)練模型和科學(xué)的運動監(jiān)控方法和手段，完全依靠部隊上流傳下來的經(jīng)驗組織訓(xùn)練，由于不同個體之間體能差異大，缺少系統(tǒng)的訓(xùn)練計劃和科學(xué)的訓(xùn)練方法，對一年以上老兵基本上都是采用統(tǒng)一的高強度、大運動量的方法來增強其體能，但是從表3的實驗結(jié)果可知，個別戰(zhàn)士的成績有所提高，大多數(shù)訓(xùn)練成績提高則很慢，而且他們的心肺功能變化不大，這可能是一年統(tǒng)一高強度的訓(xùn)練機體已經(jīng)適應(yīng)，機體在生理機能和形態(tài)上就不會再產(chǎn)生變化，而且多次重復(fù)這種訓(xùn)練，機體容易出現(xiàn)疲勞，易發(fā)生運動傷殘。這種經(jīng)驗式訓(xùn)練對剛?cè)胛榈男卤赡茏饔煤艽?，但對一年以上的老兵，他們的體質(zhì)基礎(chǔ)和訓(xùn)練潛力不同，對他們的訓(xùn)練應(yīng)該有針對性地制定個人的訓(xùn)練方案。個體無氧閾隨著個體運動潛能的開發(fā)，運動機能、形態(tài)的改變而發(fā)生相應(yīng)的改變，因此對訓(xùn)練一年以上的兵，如果根據(jù)他們各自的無氧閾來年制定訓(xùn)練方案，能有效改善他們的心肺機能，提高運動成績，如表2和圖2所示。

3.2 無氧閾強度訓(xùn)練對心肺功能的影響

3.2.1 無氧閾強度訓(xùn)練對心功能的影響

本研究測試結(jié)果顯示，實驗前，實驗組武警特戰(zhàn)隊員的安靜心率為72±2.36次/分，最高心率為190±4.2次/分，經(jīng)過12周的乳酸閾強度訓(xùn)練后，安靜心率降低至58±2.27次/分，最高心率為191±3.21次/分。經(jīng)t檢驗可知，實驗前后安靜心率具有非常顯著性差異(P<0.01)；最高心率無明顯區(qū)別。這表明通過無氧閾強度訓(xùn)練，受試者的乳酸耐受性提高，機體的乳酸代謝能力增強，心臟儲備功能增強，機體的心臟功能也明顯改善，個體乳酸閾經(jīng)過階段性訓(xùn)練后，也相應(yīng)地提高，故此在制定下一階段計劃時，必須重新測量受試者個體乳酸閾值及對應(yīng)的無氧閾值。心率是評價心臟功能的一項重要指標(biāo)，系統(tǒng)地運動訓(xùn)練可使安靜心率降低，這是心臟對運動的適應(yīng)，也是心功能增強的表現(xiàn)。泵血功能是心臟最基本的功能，一般認(rèn)為在定量狀態(tài)下，機體可以通過增加脈搏輸出量和心率來提高其泵血功能[9]。安靜狀態(tài)下，同時出現(xiàn)脈搏輸出量增加和心率降低是心臟功能提高的重要標(biāo)志[10]。在進(jìn)行無氧閾強度訓(xùn)練時，血乳酸與心率的變化曲線高度相關(guān)[11]。無氧閾臨界心率以上的強度主要鍛煉的是無氧代謝能力；無氧閾臨界心率以下的強度主要鍛煉的是混氧和有氧代謝能力。教練員可根據(jù)每個人的乳酸變化曲線圖及最大心率并結(jié)合平時訓(xùn)練的實際情況制定一個比較科學(xué)的無氧閾臨界心率范圍[12]。

3.2.2 無氧閾強度訓(xùn)練對肺功能的影響

肺活量既可以反映肺部最大通氣量，又可以反映肺的功能狀態(tài)。已有研究顯示，一方面運動能促進(jìn)呼吸與動作的協(xié)調(diào)配合，在運動中通過不斷改變胸腹壓使呼吸肌力量增加，肺組織彈性增加，使呼吸系統(tǒng)功能得到有效改善；另一方面運動有助于增加胸廓的順應(yīng)性，減少呼吸阻力，也有助于肺活量的提高[9]。本研究結(jié)果如圖1所示，實驗組和對照組經(jīng)過12周訓(xùn)練后，肺活量同實驗前相比都有所提高，但實驗組變化更大，肺活量增長幅度明顯優(yōu)于對照組，試驗前為4632±205，試驗后4925±219，有非常顯著性差異(P<0.01)，對照組實驗前后差異不明顯(P>0.05)。表明乳酸閾訓(xùn)練法可以顯著地改善武警特戰(zhàn)隊員的呼吸系統(tǒng)及肺的功能，提高機體的供氧能力。機體提供氧和利用氧的能力的改善，是衡量機體有氧供能能力改善的主要生理指標(biāo)[10]。最大攝氧量是反應(yīng)機體氧利用能力的一項指標(biāo)，本研究通過對兩組受試者最大攝氧量的研究，結(jié)果如圖2所示，實驗組最大攝氧量實驗前為44.82±3.13ml/kg/min，經(jīng)過12周的乳酸閾強度訓(xùn)練后，最大攝氧量為50.37±2.87ml/kg/min，經(jīng)t檢驗可知實驗前后相對最大攝氧量具有非常顯著性差異(P<0.01)。對照組最大攝氧量實驗前為44.86±4.77ml/kg/min，經(jīng)12周常規(guī)訓(xùn)練后，最大攝氧量為46.24±3.18ml/kg/min，實驗前后最大攝氧量平均增加均值0.38ml/kg/min，不具有顯著性差異(P>0.05)。實驗組和對照組最大攝氧量在12周后對比顯示，二者存在非常顯著性差異(P<0.05)，實驗組相對最大攝氧量明顯優(yōu)于對照組。表明乳酸閾強度訓(xùn)練對武警特戰(zhàn)隊員的利用氧的能力改善更為顯著。

3.3 無氧閾強度訓(xùn)練對武警特戰(zhàn)隊員5km負(fù)重跑的影響

5km負(fù)重跑是武警特戰(zhàn)隊員基礎(chǔ)體能訓(xùn)練項目，也是提高武警隊員有氧耐力的一項基本手段，但對于已經(jīng)經(jīng)歷過一年傳統(tǒng)訓(xùn)練的老兵，傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式很難再提高5km負(fù)重成績。張達(dá)等研究認(rèn)為以往的常規(guī)訓(xùn)練，經(jīng)常采用增大訓(xùn)練量的方法提高運動成績，但是這對于經(jīng)歷過一年訓(xùn)練的老兵，5km負(fù)重跑達(dá)標(biāo)率低而且傷病發(fā)生率極高[13]。這與本研究的訓(xùn)練結(jié)果基本一致，對照組經(jīng)過了12周的常規(guī)訓(xùn)練后，平均成績有所提高，但改變不大，如表3所示，實驗前后無差異(P>0.05)。這可能一方面是隊員對于長期的這種訓(xùn)練產(chǎn)生消極抵制，另一方面機體對原有的刺激已經(jīng)適應(yīng)，不再產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。實驗組在乳酸無氧閾對應(yīng)的心率監(jiān)控下進(jìn)行12周訓(xùn)練后，相對最大攝氧量、肺活量顯著增加，5km負(fù)重跑成績顯著提高，與實驗前和對照組訓(xùn)練后相比較都存在顯著性差異(P<0.01)。說明對于一年以后的老兵，訓(xùn)練強度是提高其有氧耐力的核心因素，也是制約5km負(fù)重跑成績的關(guān)鍵，在無氧閾強度下訓(xùn)練能有效提高武警特戰(zhàn)隊員的體能。同時本研究發(fā)現(xiàn)，對照組經(jīng)過12周武警部隊常規(guī)訓(xùn)練后有4人出現(xiàn)跖腱膜炎、膝、踝關(guān)節(jié)等不同部位的損傷，而實驗組只出現(xiàn)了一隊員小腿肌肉痙攣。主要損傷部位為膝關(guān)節(jié)處，這主要原因是由于訓(xùn)練方法和訓(xùn)練強度不當(dāng)，引起肌肉過度勞累，關(guān)節(jié)活動過大。表明乳酸閾強度訓(xùn)練法對武警特戰(zhàn)隊員有氧能力的改善有助于提高5km跑達(dá)標(biāo)率，并且在運動損傷控制上更為科學(xué)。

4 結(jié)論

本研究中，將無氧閾強度的訓(xùn)練方法引入到武警部隊的訓(xùn)練監(jiān)控中，并對12名實驗組武警特戰(zhàn)隊員運用心率無氧閾強度訓(xùn)練法進(jìn)行訓(xùn)練，對照組同時進(jìn)行為期12周的常規(guī)訓(xùn)練，得到如下結(jié)論：武警特戰(zhàn)隊員個體乳酸閾經(jīng)過階段性無氧閾訓(xùn)練后有明顯改變；實驗組肺活量和相對最大攝氧量也有明顯的提高；5km負(fù)重跑成績也有更顯著的提高，并且降低了運動傷病率。