優(yōu)秀青少年運(yùn)動(dòng)員有氧運(yùn)動(dòng)能力項(xiàng)群特點(diǎn)

朱镕鑫，司文翰，蔡 廣，尹曉峰，馮 煜

體能是決定運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的重要因素之一，有氧運(yùn)動(dòng)能力是其重要組成部分。 有氧能力是指機(jī)體長時(shí)間利用有氧氧化供能的運(yùn)動(dòng)能力。 最大攝氧量指人體在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，單位時(shí)間內(nèi)所攝取、消耗的最大氧氣量，是反映人體有氧運(yùn)動(dòng)能力的重要指標(biāo)[1]，也是用于評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員體能的重要指標(biāo)之一[2]。

Mirwald 等[3]的研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)青春期前男童的最大攝氧量影響不大，發(fā)育突增期后，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠帶來持續(xù)的最大攝氧量增長， 并最終使有運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練習(xí)慣的青少年成年期最大攝氧量顯著高于沒有運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的青少年。 前人[4]研究發(fā)現(xiàn)，男性最大攝氧量絕對(duì)值在16 歲之前持續(xù)增長，女性最大攝氧量大約在13 歲左右達(dá)到平臺(tái)期直到青春期結(jié)束。青春期后期運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量受年齡和發(fā)育因素影響較小，可以排除生長發(fā)育本身對(duì)最大攝氧量的影響，有利于尋找有氧能力的項(xiàng)群特點(diǎn)。

項(xiàng)群訓(xùn)練理論認(rèn)為， 屬于同一項(xiàng)群的項(xiàng)目雖然有各自的項(xiàng)目特點(diǎn)， 但是存在相似的競(jìng)技特征與技術(shù)要求，對(duì)體能的要求也基本一致。根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)將各項(xiàng)目劃分為快速力量、速度、耐力、表現(xiàn)難美、表現(xiàn)準(zhǔn)確、同場(chǎng)對(duì)抗、隔網(wǎng)對(duì)抗和格斗對(duì)抗8 個(gè)項(xiàng)群。 其中快速力量、速度、耐力為體能主導(dǎo)項(xiàng)群；表現(xiàn)難美、表現(xiàn)準(zhǔn)確、同場(chǎng)對(duì)抗、隔網(wǎng)對(duì)抗、格斗對(duì)抗為技能主導(dǎo)項(xiàng)群[5]。 本研究結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，選擇上海地區(qū)速度、耐力、同場(chǎng)對(duì)抗、隔網(wǎng)對(duì)抗和格斗對(duì)抗等項(xiàng)群處于青春期后期的國家二級(jí)運(yùn)動(dòng)員或以上運(yùn)動(dòng)水平的優(yōu)秀青少年運(yùn)動(dòng)員的有氧能力測(cè)試數(shù)據(jù)， 尋找不同項(xiàng)群有氧能力特點(diǎn)， 為教練員評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員有氧運(yùn)動(dòng)能力和制定訓(xùn)練目標(biāo)提供依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象與分組

選用為上海市2003—2014 年一線、 二線運(yùn)動(dòng)員測(cè)試數(shù)據(jù)庫，屬于年度監(jiān)控測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試通常一年一次，測(cè)試對(duì)象為上海市二線運(yùn)動(dòng)員和部分一線運(yùn)動(dòng)員，有氧測(cè)試合計(jì)1 132 人次。 為排除生長發(fā)育的影響，最終將男性16 歲以上，女性15 歲以上的運(yùn)動(dòng)員的有氧能力測(cè)試數(shù)據(jù)納入統(tǒng)計(jì)，最終納入統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)有191 條，項(xiàng)目分布如表1 所示。 其中速度項(xiàng)群包含項(xiàng)目為田徑（短跨）、自行車（短組）；耐力項(xiàng)群包含項(xiàng)目為田徑（中長跑、全能）、游泳、自行車（中長組）、賽艇、皮劃艇；同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群包含項(xiàng)目為棒球、籃球、壘球、曲棍球、手球、水球、足球；隔網(wǎng)對(duì)抗項(xiàng)群包含項(xiàng)目為排球、乒乓球、網(wǎng)球、羽毛球；格斗對(duì)抗項(xiàng)群包含項(xiàng)目為擊劍、柔道、摔跤、跆拳道、武術(shù)（散打）。

表1 運(yùn)動(dòng)員基本情況Table1 Basic information of athletes

1.2.測(cè)試方法

最大攝氧量測(cè)試使用間接測(cè)試法[6]，測(cè)試儀器為Monak 839E 功率自行車、心率表（V800，Polar，美國），受試者按照測(cè)試方案進(jìn)行遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，具體實(shí)驗(yàn)方案參考前人[7]實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在最大攝氧量測(cè)試前，詳細(xì)告知受試者測(cè)試流程，并進(jìn)行充分的準(zhǔn)備活動(dòng)。

1.3 結(jié)果統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 26.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)， 統(tǒng)計(jì)顯著性水平設(shè)置為P＜0.05， 男性和女性項(xiàng)群間有氧能力特征比較采用單因素方差分析。 單因素方差分析使用Levene 檢驗(yàn)方差齊性，對(duì)于方差齊的樣本，posthoc 使用Scheffe， 方差不齊的樣本使用Dunnett’s T3。 為觀察各項(xiàng)群最大攝氧量特征， 分別以男女群體平均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算各項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量絕對(duì)值和相對(duì)值的Z 分值，Z=（x-μ）/σ，（x 為個(gè)體原始數(shù)據(jù)，μ 為群體平均值，σ 群體標(biāo)準(zhǔn)差）。 數(shù)據(jù)可視化使用Graphpad Prism 8。

2 結(jié)果

2.1 不同項(xiàng)群有氧工作能力特點(diǎn)

如表2 所示， 耐力項(xiàng)群男性運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量絕對(duì)值最高，其他項(xiàng)群由高到低依次為同場(chǎng)對(duì)抗、速度、隔網(wǎng)對(duì)抗、格斗對(duì)抗。 耐力項(xiàng)群顯著高于隔網(wǎng)對(duì)抗（P=0.002）與格斗對(duì)抗項(xiàng)群（P=0.001）。

表2 最大攝氧量絕對(duì)值（單位：L/min）Table2 The absolute values of VO2max (unit: L/min)

耐力項(xiàng)群女性運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量絕對(duì)值最高，其他項(xiàng)群由高到低依次為同場(chǎng)對(duì)抗、速度、隔網(wǎng)對(duì)抗、格斗對(duì)抗。 耐力項(xiàng)群顯著高于隔網(wǎng)對(duì)抗（P=0.035）與格斗對(duì)抗項(xiàng)群（P=0.007）。

如表3 所示， 耐力項(xiàng)群男性運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量相對(duì)值最高，其他項(xiàng)群由高到低依次為速度、隔網(wǎng)對(duì)抗、同場(chǎng)對(duì)抗、格斗對(duì)抗。 各項(xiàng)群間最大攝氧量相對(duì)值無顯著差異。

表3 最大攝氧量相對(duì)值（單位：mL/kg/min）Table3 The relative values of VO2max(unit: mL/kg/min)

耐力項(xiàng)群女性運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量相對(duì)值最高，其他項(xiàng)群由高到低依次為速度、 同場(chǎng)對(duì)抗、 隔網(wǎng)對(duì)抗、格斗對(duì)抗。耐力項(xiàng)群最大攝氧量相對(duì)值顯著高于同場(chǎng)對(duì)抗（P=0.004）、隔網(wǎng)對(duì)抗（P=0.000）和格斗對(duì)抗項(xiàng)群（P=0.000）；同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群顯著高于格斗對(duì)抗（P=0.028）。

2.2.不同項(xiàng)群最大攝氧量特征分型

為進(jìn)一步觀察各項(xiàng)群最大攝氧量特征， 以最大攝氧量絕對(duì)值Z 分值作為X 軸、最大攝氧量相對(duì)值Z 分值作為Y 軸，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員平均值落在第一、第三象限， 代表其最大攝氧量相對(duì)值與絕對(duì)值之間基本同步；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員平均值落在第二象限時(shí)，代表其相對(duì)值優(yōu)于絕對(duì)值；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員平均值落在第四象限時(shí)，代表其絕對(duì)值優(yōu)于相對(duì)值。如圖2 所示，男女各項(xiàng)群最大攝氧量特征基本一致，耐力、速度、隔網(wǎng)對(duì)抗和格斗對(duì)抗項(xiàng)群最大攝氧量絕對(duì)值和相對(duì)值同步， 同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群最大攝氧量絕對(duì)值優(yōu)于相對(duì)值。

圖1 不同項(xiàng)群最大攝氧量特征分型（A 為男性，B為女性）Figure1 Characteristic classification of VO2max in different event-groups(left is male, right is female )

3 分析與討論

根據(jù)項(xiàng)群理論分析， 對(duì)于體能主導(dǎo)類項(xiàng)群中的速度和耐力項(xiàng)群， 高度發(fā)展的耐力素質(zhì)與心肺功能是其競(jìng)技能力提高的關(guān)鍵因素之一[8]。 本研究觀察到體能主導(dǎo)類項(xiàng)群最大攝氧量?jī)?yōu)于其他項(xiàng)群。 對(duì)于耐力項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員來說， 有氧氧化是其運(yùn)動(dòng)過程中的主要能量來源，隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加，有氧供能系統(tǒng)的供能比例也隨之增加。 速度、耐力項(xiàng)群均涉及大、中強(qiáng)度的肌肉活動(dòng)，隨著運(yùn)動(dòng)距離的增加，有氧供能系統(tǒng)的供能比例隨之增加， 故要求運(yùn)動(dòng)員有較大的心輸出量與每搏輸出量。 耐力項(xiàng)群，如賽艇、鐵人三項(xiàng)、中長跑等項(xiàng)目的高水平運(yùn)動(dòng)員均有較高的最大攝氧量[9]，高水平男性田徑運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量可達(dá)到85 mL/kg/min，高水平女性田徑運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量可達(dá)到77 mL/kg/min[10]。 賽艇項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員可能擁有最高的最大攝氧量絕對(duì)值，但是由于賽艇運(yùn)動(dòng)員體格較為健壯最大攝氧量相對(duì)值可能會(huì)稍低。 國外數(shù)據(jù)表明，男性劃手最大攝氧量絕對(duì)值為（6.1±0.6）L/min，女性劃手為（4.1±0.4）L/min[11]。而對(duì)于技能主導(dǎo)類項(xiàng)群的運(yùn)動(dòng)員來說， 有氧工作能力在表現(xiàn)上低于體能主導(dǎo)類運(yùn)動(dòng)員，尤其是表現(xiàn)難美和表現(xiàn)準(zhǔn)確類項(xiàng)群，對(duì)有氧工作能力的要求較低。前人研究發(fā)現(xiàn)，這種最大攝氧量的差異可能與不同專項(xiàng)訓(xùn)練有關(guān)， 不同的專項(xiàng)訓(xùn)練使運(yùn)動(dòng)員的心肺、 骨骼肌產(chǎn)生不同的適應(yīng)性變化，呈現(xiàn)專項(xiàng)特性[12]。本研究觀察到不同項(xiàng)群的運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量存在較為明顯的項(xiàng)群特征， 總體來說體能主導(dǎo)的耐力與速度項(xiàng)群最大攝氧量水平較高，以技巧、爆發(fā)力為主導(dǎo)的隔網(wǎng)對(duì)抗與格斗對(duì)抗項(xiàng)群最大攝氧量水平較低。

同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行比賽的過程中，不僅需要完成各種技術(shù)動(dòng)作與戰(zhàn)術(shù)配合， 還要求運(yùn)動(dòng)員在較長的時(shí)間內(nèi)完成無球的跑動(dòng)、游動(dòng)、跳躍、轉(zhuǎn)身、急停變向等動(dòng)作[8]。 因此，運(yùn)動(dòng)員需要有較好的有氧工作能力，方可支持其長時(shí)間持續(xù)運(yùn)動(dòng)。本研究也觀察到， 同場(chǎng)對(duì)抗類項(xiàng)群最大攝氧量是技能主導(dǎo)類項(xiàng)群中最高的，男性絕對(duì)值為（4.06±0.62）L/min，相對(duì)值為 （50.17±7.89）mL/kg/min； 女性絕對(duì)值為（3.13±0.61）L/min，相對(duì)值為（48.16±7.22）mL/kg/min，與體能主導(dǎo)類項(xiàng)群相當(dāng)， 部分女性同場(chǎng)對(duì)抗運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量絕對(duì)值甚至高于速度、 耐力等項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員，這可能與當(dāng)前這類項(xiàng)目比賽日趨頻繁，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)水平與體能要求進(jìn)一步提高有關(guān)， 同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群比賽場(chǎng)地較大、對(duì)抗性強(qiáng)、比賽中技戰(zhàn)術(shù)變化復(fù)雜、整體運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間長、強(qiáng)度大、能量消耗高，在要求運(yùn)動(dòng)員耐力素質(zhì)的同時(shí)， 對(duì)運(yùn)動(dòng)員的身體對(duì)抗能力也有一定要求。 本研究觀察到同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群最大攝氧量特征分型與其他項(xiàng)群不同， 存在最大攝氧量絕對(duì)值優(yōu)于相對(duì)值的情況， 這一現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是身體對(duì)抗的項(xiàng)群要求導(dǎo)致該項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員相對(duì)體重較大，如足球需要運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上進(jìn)行反復(fù)沖刺，這種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)運(yùn)動(dòng)員供能系統(tǒng)的要求較高。除了良好的有氧供能系統(tǒng)外， 良好的磷酸原供能系統(tǒng)與糖酵解供能系統(tǒng)也是優(yōu)秀足球運(yùn)動(dòng)員所必需的。有氧供能系統(tǒng)是發(fā)展無氧能力的強(qiáng)有力的基礎(chǔ)，憑借更有效的氧化代謝， 可以加速消除無氧代謝過程中產(chǎn)生的乳酸，延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的產(chǎn)生[13]。

格斗對(duì)抗項(xiàng)群需要有全面的身體素質(zhì)， 在以各種技術(shù)方法戰(zhàn)勝對(duì)手的過程中， 作為運(yùn)動(dòng)技能表現(xiàn)的基礎(chǔ)，有氧、無氧工作能力等體能因素就顯得尤為重要[8]。 隔網(wǎng)對(duì)抗項(xiàng)群屬于技能主導(dǎo)[8]，總體來說對(duì)有氧工作能力的要求低于體能主導(dǎo)項(xiàng)群， 但是隨著對(duì)運(yùn)動(dòng)員技術(shù)水平要求的提高， 其有氧工作能力也需有進(jìn)一步的提高。

最大攝氧量與機(jī)體運(yùn)輸和利用氧氣的能力密切相關(guān)。最大攝氧量的主要影響因素有兩方面：一是氧氣運(yùn)輸，二是氧氣利用[14]。氧氣運(yùn)輸指氧氣從肺部運(yùn)送到細(xì)胞線粒體的過程（包括氧氣從肺部擴(kuò)散、心臟每搏輸出量、全身血量、骨骼肌毛細(xì)血管密度），氧氣利用指線粒體在氧化磷酸化過程中消耗氧氣的能力[14]。最大心輸出量的增加，包括血容量紅細(xì)胞總量增加、心肌壁厚度和舒張末期容量增加、動(dòng)脈血管阻力降低等， 可能是最大攝氧量提高的重要限制因素之一[15]。對(duì)于長期接受訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員來說，氧氣運(yùn)輸常被認(rèn)為是最大攝氧量的限制性因素[16-17]。長期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練帶來的骨骼肌適應(yīng)， 包括骨骼肌毛細(xì)血管密度增加、線粒體體積增大和含量增加、慢肌纖維百分比變化和有氧代謝相關(guān)酶活性增加等， 雖然不能直接增加最大攝氧量， 但是可以改善機(jī)體在亞極量運(yùn)動(dòng)下脂肪氧化的能力，節(jié)約糖原利用，減少乳酸堆積，從而延緩運(yùn)動(dòng)疲勞的產(chǎn)生，增加耐力表現(xiàn)[18]。研究發(fā)現(xiàn)， 最大攝氧量影響因素與其基本最大攝氧量水平有關(guān)， 高最大攝氧量運(yùn)動(dòng)員主要受骨骼肌利用氧能力的影響， 而較低最大攝氧量運(yùn)動(dòng)員主要受血紅蛋白總量的影響[12]。

教練員和科研人員可以利用本研究成果評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員有氧運(yùn)動(dòng)能力，指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練。利用項(xiàng)群最大攝氧量數(shù)據(jù)， 可以計(jì)算Z 值， 評(píng)估運(yùn)動(dòng)員有氧能力與同項(xiàng)群高水平運(yùn)動(dòng)員的差異程度， 判斷運(yùn)動(dòng)員的有氧能力在該項(xiàng)群所處的水平。 當(dāng)Z 值等于0時(shí)， 說明該運(yùn)動(dòng)員的有氧能力處于相應(yīng)項(xiàng)群的平均水平，Z 值越大說明該運(yùn)動(dòng)員有氧運(yùn)動(dòng)能力越好。 使用優(yōu)秀青少年運(yùn)動(dòng)員群體平均值標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量分型情況， 也可簡(jiǎn)單判斷運(yùn)動(dòng)員當(dāng)前有氧運(yùn)動(dòng)能力是否符合自身項(xiàng)目特征。 例如某同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員， 其最大攝氧量絕對(duì)值為4 L/min，最大攝氧量相對(duì)值為57.14 mL/kg/min，由表3、表4 數(shù)據(jù)計(jì)算可得該運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量絕對(duì)值Z 值為0.21，最大攝氧量相對(duì)值Z 值為0.65，說明該運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量相對(duì)值和絕對(duì)值基本同步， 且相對(duì)值優(yōu)于絕對(duì)值， 提示該運(yùn)動(dòng)員體重相對(duì)其他同場(chǎng)對(duì)抗運(yùn)動(dòng)員較輕。同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群由于身體對(duì)抗的需求，體格較為健壯，最大攝氧量絕對(duì)值常優(yōu)于相對(duì)值，說明該運(yùn)動(dòng)員可能需要通過訓(xùn)練提高最大攝氧量絕對(duì)值，并結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)進(jìn)行抗阻訓(xùn)練。此外，教練員還可以利用本研究提供的標(biāo)準(zhǔn)差來計(jì)算項(xiàng)目的最小有價(jià)值變化量 （Smallest Worthwhile Change, SWC），為運(yùn)動(dòng)員設(shè)定合適的有氧訓(xùn)練目標(biāo)。 對(duì)于高水平運(yùn)動(dòng)員來說，SWC 可以用特定人群、 特定測(cè)試的主體間標(biāo)準(zhǔn)差乘以0.2 來計(jì)算[19]。 例如，對(duì)于上海地區(qū)高水平男性耐力項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量相對(duì)值標(biāo)準(zhǔn)差為8.98，那么該人群最大攝氧量相對(duì)值SWC 為1.796，即當(dāng)該項(xiàng)群某運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量相對(duì)值提升超過1.796 mL/kg/min 時(shí)， 可以認(rèn)為其最大攝氧量的提升是運(yùn)動(dòng)員本身有氧能力提高帶來的。

4 結(jié)論

青少年有氧運(yùn)動(dòng)能力存在較明顯的項(xiàng)群特點(diǎn)，體能主導(dǎo)類項(xiàng)群最大攝氧量相對(duì)值高于技能主導(dǎo)類項(xiàng)群，耐力項(xiàng)群最大攝氧量絕對(duì)值高于其他項(xiàng)群；耐力、速度、隔網(wǎng)對(duì)抗和格斗對(duì)抗項(xiàng)群最大攝氧量絕對(duì)值和相對(duì)值同步， 同場(chǎng)對(duì)抗項(xiàng)群最大攝氧量絕對(duì)值優(yōu)于相對(duì)值。

本研究得到的不同項(xiàng)群青少年運(yùn)動(dòng)員有氧運(yùn)動(dòng)能力常模（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差）可以為青少年科學(xué)訓(xùn)練提供有力數(shù)據(jù)支持。 科研人員可以根據(jù)項(xiàng)群有氧運(yùn)動(dòng)能力特點(diǎn)， 利用Z 值綜合判斷運(yùn)動(dòng)員的有氧運(yùn)動(dòng)能力水平，選拔有氧運(yùn)動(dòng)能力高的運(yùn)動(dòng)員。利用優(yōu)秀青少年運(yùn)動(dòng)員群體常模計(jì)算最大攝氧量分型情況，判斷運(yùn)動(dòng)員有氧能力分型是否符合自身項(xiàng)群特征，給出更有針對(duì)性的訓(xùn)練建議。 教練員可以利用不同項(xiàng)群的最大攝氧量常模，計(jì)算SWC 評(píng)價(jià)階段訓(xùn)練結(jié)果，科學(xué)設(shè)置訓(xùn)練目標(biāo)，提高運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技表現(xiàn)。