速度滑冰運(yùn)動(dòng)員不同運(yùn)動(dòng)方式最大攝氧量的研究

滕海坤,邵中平,李 欣

(黑龍江省體育科學(xué)研究所，哈爾濱 150008)

機(jī)體在運(yùn)動(dòng)過程中就是一個(gè)能量消耗的過程，而人體內(nèi)的能量消耗主要通過無氧代謝和有氧代謝兩種方式進(jìn)行。根據(jù)能量代謝方式的不同，我們把運(yùn)動(dòng)能力也進(jìn)行了劃分，分為有氧運(yùn)動(dòng)能力和無氧運(yùn)動(dòng)能力。評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的有氧能力，我國各運(yùn)動(dòng)隊(duì)普遍采用運(yùn)動(dòng)心肺功能測試（CPET）的方法，用它來監(jiān)測運(yùn)動(dòng)員機(jī)體在運(yùn)動(dòng)中的最大攝氧量（VOmax）、心率（HR）、無氧閾（AT）、通氣量（VE）等一系列數(shù)據(jù)指標(biāo)的變化，從而客觀全面地評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的有氧能力。

速度滑冰是體能類主導(dǎo)的項(xiàng)目，需要運(yùn)動(dòng)員具有較強(qiáng)的有氧能力。有氧能力是無氧運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，也是運(yùn)動(dòng)員恢復(fù)能力強(qiáng)弱的重要因素。對(duì)速度滑冰運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行定期的CPET，以此來監(jiān)控和評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的有氧能力是十分必要的。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行CPET主要采用兩種方式：跑臺(tái)和功率自行車，而對(duì)于速滑運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行心肺功能測試時(shí)，研究人員一般都采用騎功率自行車的方式。因?yàn)樗倩\(yùn)動(dòng)員在夏季陸地訓(xùn)練時(shí)，經(jīng)常采用騎自行車的方式作為主要的輔助訓(xùn)練，所以從專項(xiàng)特征的角度出發(fā)，我們選擇更為接近速滑運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的騎功率自行車的方式進(jìn)行測試。雖然功率自行車與速度滑冰運(yùn)動(dòng)方式比較接近，我們也習(xí)慣于用騎功率自行車的方法對(duì)速度滑冰運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行CPET，但它是否真的能夠客觀地評(píng)價(jià)速滑運(yùn)動(dòng)員的有氧能力還需進(jìn)一步考證。本次研究意在考證兩種運(yùn)動(dòng)方式下的有氧能力評(píng)定是否存在差異，如果有差異，各項(xiàng)指標(biāo)差距有多大？進(jìn)而評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員陸地所采用的輔助訓(xùn)練方法是否適宜，是否可以滿足速度滑冰專項(xiàng)訓(xùn)練的需求。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

以國家隊(duì)、黑龍江省、吉林省、河北省等70名速度滑冰運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，其中男運(yùn)動(dòng)員47人。女運(yùn)動(dòng)員23人；國際健將10人、健將25人、一級(jí)運(yùn)動(dòng)員21人、二級(jí)運(yùn)動(dòng)員14人。運(yùn)動(dòng)員無傷病，測試前1周內(nèi)無大負(fù)荷訓(xùn)練，能夠配合完成所有測試。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)研究法

實(shí)驗(yàn)采用LODE-Corival Cpet功率自行車、CORTEX-MetaMax 3B氣體分析設(shè)備、POLAR V800心率表進(jìn)行測試。測試地點(diǎn)與環(huán)境為：黑龍江省體育科學(xué)研究所冬季運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練監(jiān)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海拔高度127 m，室溫25℃，空氣濕度30%～40%；黑龍江省冰上訓(xùn)練中心速滑館，海拔高度127 m，室溫12℃，空氣濕度40%～50%。

1.2.1.1 實(shí)驗(yàn)室直接測定法

受試者在實(shí)驗(yàn)室利用功率自行車進(jìn)行極限運(yùn)動(dòng)至力竭，使用氣體分析儀直接測定攝氧量等指標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)要求：測試前，受試者騎行10 min熱身，心率保持在100～120 b/min左右，然后休息5 min至安靜心率開始測試。男運(yùn)動(dòng)員起始功率150 W，每3 min遞增50 W；女運(yùn)動(dòng)員起始功率100 W，每3 min遞增25 W，要求跟隨節(jié)拍器以80～90轉(zhuǎn)/min速度騎行，騎至力竭。測試結(jié)束后，排除異常數(shù)據(jù)，確定VOmax等測試結(jié)果。

1.2.1.2 冰上直接測定法

受試者在冰上進(jìn)行滑冰專項(xiàng)極限運(yùn)動(dòng)至力竭，使用氣體分析儀直接測定攝氧量等指標(biāo)。

實(shí)驗(yàn)要求：測試前，受試者自由滑行10 min熱身，心率保持在100～120 b/min左右，然后休息5 min至安靜心率開始測試。男運(yùn)動(dòng)員起始速度42 s/圈，每2圈速度提高1 s；女運(yùn)動(dòng)員起始速度44 s/圈，每2圈速度提高1 s，要求動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)、速度準(zhǔn)確，滑至力竭。測試結(jié)束后，排除異常數(shù)據(jù)，確定VO2max等測試結(jié)果。

通過CPET，獲取運(yùn)動(dòng)員的VOmax（測試指標(biāo)以VO簡化表示）、HR、AT、VE等相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

1.2.2 統(tǒng)計(jì)方法

2 研究結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室里測試產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是運(yùn)動(dòng)員在各種條件最佳的情況下所獲得的，是最接近運(yùn)動(dòng)員真實(shí)運(yùn)動(dòng)能力的數(shù)據(jù)，能夠比較真實(shí)地反映出運(yùn)動(dòng)員應(yīng)有的水平。相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室所做的測試，在冰場上進(jìn)行CPET由于受場地環(huán)境、裝備和滑行姿勢等影響，運(yùn)動(dòng)員不能完全發(fā)揮出應(yīng)有的水平，各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值會(huì)發(fā)生一定的偏差。

2.1 男運(yùn)動(dòng)員CPET結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)室與冰上兩種方法進(jìn)行CPET所獲得的各項(xiàng)指標(biāo)可以看出，男運(yùn)動(dòng)員冰上滑行測試所獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都低于實(shí)驗(yàn)室所獲得的數(shù)據(jù)，有些數(shù)據(jù)指標(biāo)有明顯差距，有些數(shù)據(jù)指標(biāo)差距略小或者無明顯差距。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最大攝氧量的峰值（VOpeak）、最大攝氧量（VO）和最大攝氧量絕對(duì)值（VO/kg）三個(gè)指標(biāo)P＜0.01，說明在兩種運(yùn)動(dòng)方式中有極顯著性差異；有氧閾（VT）、無氧閾（VT）兩個(gè)指標(biāo)＜0.05，說明在兩種運(yùn)動(dòng)方式中有顯著差異；而脈搏氧（VO/HR）、HR、VE三個(gè)指標(biāo)＞0.05，說明在兩種運(yùn)動(dòng)方式中無顯著性差異（表1）。

表1 男子速度滑冰運(yùn)動(dòng)員實(shí)驗(yàn)室和冰上CPET指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Indicator data statistics of speed skating male athletes in the lab and on ice CPET

將兩組測試所獲數(shù)據(jù)的百分比進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩組數(shù)據(jù)中差距最小的是HR，幾乎沒有變化，說明兩種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)該指標(biāo)的影響不大；但是其他指標(biāo)都有不同程度變化，其中差距最大的是VOpeak、VO/HR和VO，差距達(dá)到17%～20%， 其次是VO/kg、VT和VT，差距約在10%～14%（圖1）。

圖1 實(shí)驗(yàn)室和冰上CPET各項(xiàng)指標(biāo)百分比對(duì)比（男）Figure 1. Indicators percentage comparison of in lab and on ice CPET(for male)

2.2 女運(yùn)動(dòng)員CPET結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)室與冰上兩種方法采集女子速度滑冰運(yùn)動(dòng)員的數(shù)據(jù)， VT、VOpeak兩個(gè)指標(biāo)＜0.01，說明在兩種運(yùn)動(dòng)方式中有極顯著性差異； VT、VO、VO/kg和VO/HR四個(gè)指標(biāo)＜0.05，說明在兩種運(yùn)動(dòng)方式中有顯著差異（表2）。

表2 女子速度滑冰運(yùn)動(dòng)員實(shí)驗(yàn)室和冰上CPET指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Indicator data statistics of speed skating female athletes in the lab and on ice CPET

將男、女運(yùn)動(dòng)員數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)女子運(yùn)動(dòng)員整體趨勢與男子運(yùn)動(dòng)員基本相同，冰上測試所獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)低于實(shí)驗(yàn)室所獲得的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的變化男、女運(yùn)動(dòng)員趨勢相同，但是有些數(shù)據(jù)女子運(yùn)動(dòng)員卻與男子運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)了明顯不同的變化。因男子運(yùn)動(dòng)員的VO/HR指標(biāo)＞0.05，表明女子運(yùn)動(dòng)員的有氧能力弱于男子運(yùn)動(dòng)員；而HR、 VE兩個(gè)指標(biāo)＞0.05，說明兩種運(yùn)動(dòng)方式無顯著性差異。

將女子運(yùn)動(dòng)員兩種方法測試所獲數(shù)據(jù)的百分比進(jìn)行對(duì)比，差距最大的是VT和VT，分別達(dá)到了45%和約31%，與男子運(yùn)動(dòng)員對(duì)比出現(xiàn)了不同，說明女子運(yùn)動(dòng)員的有氧能力較男子運(yùn)動(dòng)員差，尤其是專項(xiàng)有氧能力；其次是VO/HR、VOpeak和VO，差距大約在10%～14%，與男子運(yùn)動(dòng)員基本變化一致，只是女性數(shù)值略低于男性；兩組數(shù)據(jù)差距最小的依然是HR和VE，幾乎沒有變化，說明兩種運(yùn)動(dòng)方式對(duì)心率和通氣量指標(biāo)的影響不大（圖2）。女子運(yùn)動(dòng)員與男子運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)相反變化的是HR，雖然HR整體波動(dòng)都不大，但是趨勢與其他指標(biāo)呈相反狀態(tài)，表明女子運(yùn)動(dòng)員的冰上心率要高于實(shí)驗(yàn)室心率。

圖2 實(shí)驗(yàn)室和冰上CPET各項(xiàng)指標(biāo)百分比對(duì)比（女）Figure 2. Indicators percentage comparison of in lab and on ice CPET(for female)

3 討論與分析

3.1 速度滑冰和自行車運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特點(diǎn)及測試環(huán)境影響

速度滑冰和自行車運(yùn)動(dòng)都是周期性的體能類項(xiàng)目，需要運(yùn)動(dòng)員具有較強(qiáng)的有氧和無氧能力；運(yùn)動(dòng)方式都需要依靠運(yùn)動(dòng)器材、以腿部蹬伸發(fā)力；姿勢上都需要上身部分俯下，與地面接近平行，所以自行車與速度滑冰運(yùn)動(dòng)具有一定相似性。但速度滑冰和自行車運(yùn)動(dòng)相比，不同點(diǎn)也很明顯：首先，兩者身體的支點(diǎn)不同，自行車的支點(diǎn)在車座上，運(yùn)動(dòng)員整個(gè)身體的重心都落在這個(gè)支點(diǎn)上，而且這個(gè)支點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定。而速度滑冰運(yùn)動(dòng)員的身體支點(diǎn)在遠(yuǎn)端腳部的冰刀上，而且這個(gè)支點(diǎn)不穩(wěn)定，需要不停地用左右腳進(jìn)行切換，重心也一直在移動(dòng)變化中。其次，兩者腿部的蹬伸角度、方向也不同，自行車運(yùn)動(dòng)腿部發(fā)力就是在垂直于地面的兩個(gè)圓盤內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)蹬伸，沒有其他的因素干擾；而速度滑冰運(yùn)動(dòng)腿部蹬伸的方向是向身體的側(cè)下后方，蹬伸的角度無法量化，每個(gè)人都略有不同。再次，運(yùn)動(dòng)時(shí)兩者動(dòng)用的下肢肌肉不完全相同，速度滑冰運(yùn)動(dòng)多于自行車運(yùn)動(dòng)。功率自行車CPET是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，環(huán)境穩(wěn)定，溫度適宜舒適，干擾因素少，運(yùn)動(dòng)員能夠充分發(fā)揮出自己的能力，所測數(shù)據(jù)更能準(zhǔn)確反映出運(yùn)動(dòng)員的身體機(jī)能狀態(tài)和能力。速度滑冰CPET只能在冰場進(jìn)行，比較寒冷，一般都在0℃以下甚至更冷；冰場的環(huán)境也相對(duì)較復(fù)雜，測試時(shí)干擾因素較多，運(yùn)動(dòng)員不能夠充分發(fā)揮出自己的水平。因此，把實(shí)驗(yàn)室功率自行車CPET獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)作為標(biāo)桿，與冰上環(huán)境下測試獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

3.2 速度滑冰和自行車CPET的差異

從生理學(xué)角度出發(fā)，觀察速度滑冰運(yùn)動(dòng)員在冰上CPET獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，與實(shí)驗(yàn)室功率自行車所測得的數(shù)據(jù)對(duì)比。得出無論是男子運(yùn)動(dòng)員還是女子運(yùn)動(dòng)員 ，與攝氧量相關(guān)的指標(biāo)冰上測試的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都低于實(shí)驗(yàn)室功率自行車測試所得數(shù)據(jù)，這與國外學(xué)者研究的結(jié)果相同：Vaningen等人測得速滑運(yùn)動(dòng)員的VOmax要低于自行車和賽跑運(yùn)動(dòng)員，功率自行車上測得的VOmax要比速滑中高7.8%；Kandocl等人也發(fā)現(xiàn)在自行車比賽中VOmax的值比速滑運(yùn)動(dòng)時(shí)高約6.1%。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員在冰上滑行時(shí)的低溫環(huán)境、特定蹲屈姿勢限制了腿部的血液流動(dòng)，使肌肉利用氧的能力降低。同時(shí)，佩戴測試設(shè)備會(huì)使運(yùn)動(dòng)員的活動(dòng)受到一定限制，運(yùn)動(dòng)員的能力得不到百分之百地發(fā)揮，所以最VOmax也相對(duì)較低。

在CPET中，VOmax指標(biāo)是最為重要的，它與運(yùn)動(dòng)員心肺功能、氧的轉(zhuǎn)運(yùn)能力和肌肉細(xì)胞對(duì)氧的吸收與利用能力密切相關(guān)，是評(píng)定運(yùn)動(dòng)員有氧代謝能力的重要指標(biāo)。我們將三種運(yùn)動(dòng)方式（實(shí)驗(yàn)室功率自行車、冰上滑行、滑板）獲得的速滑運(yùn)動(dòng)員VOmax進(jìn)行對(duì)比，如圖3。

圖3 實(shí)驗(yàn)室自行車、冰上滑冰、滑板三種方式VO2max對(duì)比Figure 2. Comparison of VO2max in three ways of laboratory cycling, ice skating and skateboarding

我們通過測試發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室功率自行車獲得的VOmax數(shù)據(jù)最高，而通過在冰面上滑行和專項(xiàng)陸地模仿訓(xùn)練——滑板而獲得的VOmax比較接近，比功率自行車獲得的數(shù)據(jù)低10%～15%。這說明在速度滑冰的輔助訓(xùn)練中，滑板和自行車相比更接近速滑專項(xiàng)特征，所以自行車可以作為速滑運(yùn)動(dòng)員增強(qiáng)其心肺功能、提高有氧耐力、儲(chǔ)備體能的運(yùn)動(dòng)方式，而滑板可以作為其專項(xiàng)有氧能力訓(xùn)練的輔助手段。

研究表明，在進(jìn)行逐級(jí)遞增運(yùn)動(dòng)負(fù)荷測試時(shí)，存在兩個(gè)通氣拐點(diǎn)，分別表示為第一拐點(diǎn)（VT）和第二拐點(diǎn)（VT）。VT表明身體從有氧運(yùn)動(dòng)進(jìn)入混氧運(yùn)動(dòng)，VT則表明身體從混氧運(yùn)動(dòng)進(jìn)入真正意義上的無氧運(yùn)動(dòng)。在訓(xùn)練中我們通常所說的無氧閾指的是VT，VT則為有氧閾，VT和VT兩個(gè)指標(biāo)代表的都是運(yùn)動(dòng)員的有氧能力。在測試中我們發(fā)現(xiàn)：男女運(yùn)動(dòng)員的VT、VT兩個(gè)指標(biāo)P＜0.05，說明在兩種運(yùn)動(dòng)方式中二者有顯著差異。男子運(yùn)動(dòng)員VT、VT的百分比值差約在10%～13%，女子運(yùn)動(dòng)員VT、VT的百分比值差約在31%～45%。國內(nèi)外研究證明，速滑運(yùn)動(dòng)員的VT一般比在功率自行車上測得的高10%左右，這與我們的測試結(jié)果中的男子運(yùn)動(dòng)員相近、女子運(yùn)動(dòng)員差距較大。同時(shí)因?yàn)榕舆\(yùn)動(dòng)員的VO/HR指標(biāo)P＞0.05，表明同男子運(yùn)動(dòng)員相比，女子運(yùn)動(dòng)員的有氧能力較差，尤其是專項(xiàng)有氧能力。

自行車訓(xùn)練手段屬于一般身體訓(xùn)練范疇，有益于運(yùn)動(dòng)員基礎(chǔ)有氧能力的提高，但速度滑冰運(yùn)動(dòng)有自己的項(xiàng)目特點(diǎn)，專項(xiàng)能力要求不可或缺。采用自行車訓(xùn)練手段要有很強(qiáng)的目的性和針對(duì)性，必須很好地與速滑的專項(xiàng)特點(diǎn)相結(jié)合，才能充分發(fā)揮自行車訓(xùn)練的作用。所以基礎(chǔ)有氧能力的提升可以通過自行車運(yùn)動(dòng)等輔助訓(xùn)練方法獲得，而專項(xiàng)能力必須通過符合專項(xiàng)特點(diǎn)的輔助訓(xùn)練方法如滑板、滑輪等來實(shí)現(xiàn)。因而VT、VT可以作為評(píng)定速滑運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)有氧能力的指標(biāo)，用于指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的方向，制定有針對(duì)性的訓(xùn)練計(jì)劃，保證運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練合理有效。

兩種方式CPET獲得的男女速度滑冰運(yùn)動(dòng)員HR、VE兩個(gè)指標(biāo)平均差P＞0.05，說明差異不顯著，同時(shí)兩者百分比值幾乎沒有變化。因此，HR可以作為監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練強(qiáng)度的指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)中的HR與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量和強(qiáng)度密切相關(guān)，所以利用運(yùn)動(dòng)中的HR來監(jiān)控訓(xùn)練負(fù)荷是比較可靠、實(shí)用的，能夠真實(shí)地反映出運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練狀況，有利于教練員了解運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的效果和質(zhì)量，從而保證其運(yùn)動(dòng)能力的穩(wěn)步提升。兩種方式CPET中VE指標(biāo)無顯著差異，說明兩種測試方法對(duì)速滑運(yùn)動(dòng)員的VE沒有影響。

4 結(jié)語

通過對(duì)速度滑冰運(yùn)動(dòng)員運(yùn)用功率自行車和冰上滑行方式進(jìn)行CPET，了解速度滑冰和自行車運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特點(diǎn)及測試環(huán)境的影響。把實(shí)驗(yàn)室功率自行車CPET獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)作為標(biāo)桿，與冰上環(huán)境下測試獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩者之間產(chǎn)生差異的原因，并掌握其間的科學(xué)規(guī)律。速度滑冰運(yùn)動(dòng)員在CPET獲得的VOpeak、VO、VO/kg、VT、VT低于實(shí)驗(yàn)室功率自行車所測得的數(shù)據(jù)，與國外學(xué)者研究結(jié)果相同，其主要是由于在冰上滑行時(shí)低溫環(huán)境、特定蹲屈姿勢、佩戴測試設(shè)備造成的。在將實(shí)驗(yàn)室功率自行車、冰上滑行、滑板三種運(yùn)動(dòng)方式獲得速滑運(yùn)動(dòng)員VOmax進(jìn)行對(duì)比分析后，認(rèn)為可以把自行車運(yùn)動(dòng)作為速滑運(yùn)動(dòng)員增強(qiáng)其心肺功能、提高有氧耐力、儲(chǔ)備體能的運(yùn)動(dòng)方式，而滑板由于和滑冰運(yùn)動(dòng)方式接近，可以作為其專項(xiàng)有氧耐力訓(xùn)練的輔助手段。VT、VT可以作為評(píng)定速滑運(yùn)動(dòng)員專項(xiàng)有氧能力的指標(biāo)，用于指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練方向，制定有針對(duì)性的訓(xùn)練計(jì)劃，保證運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練合理有效。速度滑冰運(yùn)動(dòng)員兩種測試方式獲得的HR無差異性，目前在運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練中已被教練員廣泛使用。將上述方法及測試指標(biāo)其合理地運(yùn)用于運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練中，可以提高訓(xùn)練的效果，保證訓(xùn)練質(zhì)量。