王國軍 席翼 武雅瓊 溫含

1 湖南人文科技學(xué)院體育系（湖南婁底417000）

2 天津體育學(xué)院研究生部 3 深圳大學(xué)體育系

4 安徽省蕪湖市國防教育學(xué)校 5秦皇島水運衛(wèi)生學(xué)校

Daniels于1974年提出，跑節(jié)省化（Running E-conomy，RE）是給定一個標(biāo)準(zhǔn)化的亞極限跑臺速度下的攝氧量［1］。國外相關(guān)研究結(jié)果顯示：訓(xùn)練初期成績提高與VO2max改善呈平行關(guān)系，而杰出耐力群體的能力改善更多依賴RE水平的變化［2-4］。席翼、冷志勇以及Fletcher等研究顯示，普通人群的RE指標(biāo)，在表達有氧能力方面較之VO2max有更高的貢獻率［5-7］。盡管RE評價運動耐力和有氧能力的意義引起越來越多的關(guān)注，但迄今仍無公認(rèn)的RE標(biāo)準(zhǔn)測定方法，這很大程度阻礙了RE的應(yīng)用。自Krahenbuhl確定 241 m/min、268 m/min、295 m/min 三個跑速作為亞極限負(fù)荷以來［4］，多數(shù)研究者在測定RE時沿用了三負(fù)荷方法，但跑速各有不同［4，7-9］。 也有學(xué)者采用一種跑速［10］或兩種跑速［11］。 鑒于理論依據(jù)和研究方法的差異，不同研究在選擇測試負(fù)荷數(shù)量和強度上均存在較大爭議。

1992年Krahenbuhl提出了“適宜的極限下負(fù)荷速度”的概念，認(rèn)為應(yīng)根據(jù)受試對象性別、年齡、運動級別不同而選擇不同的負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)［12］。因此，解決RE測試方法的核心問題是建立RE的負(fù)荷強度標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此，本研究通過測定55%、60%、65%和70%VO2max對應(yīng)跑速下的RE值，以5 km跑成績?yōu)橐蜃兞?，分別以上述4個RE值為自變量進行線性相關(guān)分析，并應(yīng)用R2判定系數(shù)法判斷RE與5 km跑成績的線性關(guān)系，找出評定RE水平的適宜負(fù)荷，旨在確定一個較適宜的負(fù)荷（跑速）標(biāo)準(zhǔn)來評價RE水平。

1 對象與方法

1.1 研究對象

63名受試者來自武警某部新兵營（處于學(xué)習(xí)跑步的初級訓(xùn)練階段），年齡18～23歲。排除來自大山或高海拔地區(qū)的、從事過專門體能訓(xùn)練的、長期從事體力勞動的士兵。研究對象均知曉實驗?zāi)康暮蛢?nèi)容。

根據(jù)研究需要，將受試者分成兩組：A組37名，年齡（20.5±1.5）歲，身高（172.9±5.7）cm，體重（65.2±9.2）kg；測試受試者RE并計算各RE值與5 km跑的相關(guān)系數(shù)，得出RE測試的適宜負(fù)荷。B組26名，年齡（18.3±1.2）歲，身高（173.2±6.4）cm，體重（64.4±6.4）kg；對篩選出的RE適宜負(fù)荷進行有效性檢驗。本實驗均在天津體育學(xué)院運動人體科學(xué)實驗室完成。

1.2 實驗方法

1.2.15 km跑測試

嚴(yán)格按照田徑測試方法在400 m標(biāo)準(zhǔn)塑膠跑道上進行5 km跑測試。測試前48小時內(nèi)不參加任何大負(fù)荷運動。測試中，由連長以及士官親自督促，并且給予相同的口頭鼓勵。2周內(nèi)共測試3次，取最好一次成績作為5 km跑成績。

1.2.2 VO2max測試

采用逐級遞增負(fù)荷運動方式在室內(nèi)跑臺上進行VO2max測定。ERICH JAEGER TreadmillE6跑臺（德國），JAEGER Oxygen Analyzer氣體分析儀（德國）。

具體過程為：測試前兩分鐘內(nèi)將跑臺速度增至4 km/h，坡度為0，讓受試者盡可能地走起來。第4分鐘時將跑速增至8.5 km/h，之后以1 km/min的速度遞增，直至速度到13.5 km/h。此時，以1°/min的速度增加跑臺坡度，且不時通過主觀感覺評分表（RPE）詢問受試者主觀感覺。VO2max判斷標(biāo)準(zhǔn)參照《運動生理學(xué)》［13］。 獲取數(shù)據(jù)有絕對值（A-VO2max）和相對值（R-VO2max）。

1.2.3 RE測試

測試VO2max之后測試RE。儀器及測試方法與VO2max相同。本研究測定4種速度下的RE。步驟如下：得到VO2max測試結(jié)果后，找出每人55%、60%、65%和 70%VO2max 對應(yīng)的跑速， 分別是 V1、V2、V3、V4。測試1分鐘內(nèi)讓受試者走動起來，第2分鐘時將跑臺速度增至8.5 km/h，使受試者跑起來。第3分鐘時將速度增至V1并持續(xù)6分鐘，使之穩(wěn)定，計算最后2分鐘的VO2均值作為RE1值［14］。處于穩(wěn)定狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)是：呼吸商（RQ）≤ 0.95、每分鐘VO2前后差值不超過 100 ml、血乳酸低于 4 mmol/L［15］。血乳酸測定采用YSI-1500血乳酸分析儀（美國）。受試者跑完每個速度負(fù)荷即刻取耳血。所有血樣由專業(yè)實驗員抽取和分析。

完成后，受試者下跑臺休息6 min，保證不影響下一個負(fù)荷的測試。休息之后，按照第1個速度的測試方法依次測試 完 V2、V3、V4跑 速下 對應(yīng)的 RE2、RE3、RE4［16］。

測試數(shù)據(jù)有絕對值（A-RE）、相對值（R-RE）和修正值（C-RE，即 RE/VO2max）［16］。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 11.5 for Windows軟件包處理數(shù)據(jù)：（1）采用Pearson相關(guān)法檢驗RE各值與5 km跑成績的相關(guān)性；（2）判斷4個RE相對值與5 km跑成績的線性關(guān)系（linear correlation），應(yīng)用R2判定系數(shù)法尋找最佳擬合優(yōu)度。在判定線性擬合優(yōu)度時，R2判定系數(shù)和F值是評價曲線擬合優(yōu)度的關(guān)鍵參數(shù)，R2和F值越大說明擬合優(yōu)度越好，即線性模型與實際越接近，據(jù)此找出擬合優(yōu)度最佳的曲線；（3）采用曲線擬合方法（curve fitting）驗證所確定的RE占VO2max百分比是否為最佳點。曲線擬合時，SPSS提供了11種曲線模型，即直線（Linear）、二次曲線（Quadratic）、復(fù)合曲線（Compound）、生長曲線（Growth）、對數(shù)曲線（Logarithmic）、三次曲線（Cubic）、S 曲線（S）、指數(shù)曲線（Exponential）、逆變換曲線（Inverse）、乘冪曲線（Power）、Logistic曲線（Logistic）。曲線擬合時，先做散點圖，若通過散點圖仍不確定是何種曲線時，試探性地進行11種曲線擬合，然后根據(jù)曲線擬合評價參數(shù)［（見1.3（2）］確定最優(yōu)曲線，然后根據(jù)曲線的特點確定最佳跑速。選取P<0.05為顯著性水平。

1.4 最佳RE負(fù)荷有效性的檢驗

以篩選后的最佳RE跑速測試B組26名新兵的RE值，并測定其5 km成績，具體測試方法及注意事項分別同上述1.2.3（只需進行最佳RE跑速測試程序）和1.2.1所述。數(shù)理統(tǒng)計時，采用Pearson相關(guān)法檢驗最佳跑速下的RE值與5 km跑成績的相關(guān)性；采用“標(biāo)準(zhǔn)差/均值×100%”計算變異系數(shù)以檢驗最適宜跑速的穩(wěn)定性。

2 結(jié)果

2.1 測定RE各值及其與5 km跑成績的相關(guān)性

測試結(jié)果顯示：A-VO2max和R-VO2max分別為（3.8±0.4）L/min和（57.8±3.8）ml/kg/min。 55%、60%、65%和 70%VO2max 對應(yīng)的速度均值 V1、V2、V3、V4分別為：（9.7±0.8）km/h、（10.6±1.0）km/h、（11.5±0.9）km/h、（12.4±0.9）km/h。 以 V1、V2、V3、V4等 4 種速度進行跑臺運動測試 RE1、RE2、RE3、RE4，結(jié)果見表1。 A 組受試者5 km跑成績?yōu)椋?2.2±1.1）分，與其RE測試的相關(guān)系數(shù)r及P值見表2。比較表2中RE各值與5 km跑成績的相關(guān)系數(shù)r，發(fā)現(xiàn)R-RE與5 km跑成績的相關(guān)系數(shù)在各點均最高，因此本研究選擇RRE作為RE的標(biāo)準(zhǔn)單位。

表1 RE1、RE2、RE3、RE4測試結(jié)果

表2 RE與5 km跑成績相關(guān)分析結(jié)果

2.2 應(yīng)用R2 判定系數(shù)法確定最佳R-RE值

曲線擬合結(jié)果顯示該曲線趨向于線性模型。對線性擬合下的四個R-RE值再作進一步分析，其比較結(jié)果見圖1。圖1顯示：R-RE3的R2判定系數(shù)值以及F值均最高，故RE3所對應(yīng)曲線最能體現(xiàn)RE與5 km跑成績之間的關(guān)系。因此，判定RE3時的負(fù)荷11.5 km/h應(yīng)為評價有氧能力的適宜亞極限跑速。

2.3 采用曲線擬合方法驗證所確定的最佳R-RE值

表1 顯示，RE1、RE2、RE3和 RE4對 應(yīng)的 C-RE（%VO2max）分別為 59.2%、63.1%、67.1%和 71.3%，且RE各值與5 km跑成績對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)r1、r2、r3、r4分別為 0.612、0.759、0.797、0.752（表2）。 以 R-RE為自變量，相關(guān)系數(shù)為因變量，進行10種可能的曲線擬合。排除P>0.05的曲線，經(jīng)比較得到了最為合理的一種方程，其擬合結(jié)果如下：

方差分析表明：F＝717.69，P＝0.026；判定系數(shù) ：R2＝ 0.999； 自 變 量 X 檢 驗 ：t＝ 16.991，P ＝0.0300； 擬合方程：Y＝－42.476＋57.0666X－18.528X2，擬合曲線（實線）見圖2。由圖2可知，二次曲線開口向下，可以求出最大值。根據(jù)最大值計算對應(yīng)的%VO2max為0.672，即在67.2%VO2max負(fù)荷時，RE與5 km跑成績相關(guān)系數(shù)最大。67.2%VO2max極其接近RE3對應(yīng)的C-RE3（67.1%），表明2.2中確定的RE3時的負(fù)荷11.5 km/h是適宜的。

2.4 檢驗適宜負(fù)荷（11.5 km/h）的有效性

B組26名受試者進行負(fù)荷為11.5 km/h的RE測試，結(jié)果：R-RE 為（38.8±3.1）ml/min/kg；5 km 跑成績?yōu)椋?3.1±2.4）分；R-RE同5 km跑成績的相關(guān)系數(shù)r＝0.729，P＝0.000，相關(guān)性較高。

3 討論

多大負(fù)荷才是適宜的極限下負(fù)荷速度呢？一直存在著爭議。 1983 年，Krahenbuhl等［17］選擇了 134 m/min、154 m/min、174 m/min 三 種 負(fù) 荷 ；2004 年Saunders等［8］選擇了 14 km/h、16 km/h、18 km/h 三種負(fù)荷；2009 年陳忠慶等［9］選擇了 143 m/min、172 m/min、204 m/min 作為 RE 負(fù)荷。而 Paavolainen 等［11］在1999年的研究中僅使用了3.67 m/s和4.17 m/s兩種負(fù)荷。 2000 年，Allor等［10］選擇了唯一的 147 m/min負(fù)荷。Helgerud等［18］分析以往的相關(guān)研究后，于 2010年對15名優(yōu)秀運動員進行了遞增負(fù)荷測試，發(fā)現(xiàn)在60%～90%VO2max的亞極限負(fù)荷下，任何強度點的VO2均可代表RE，即表達RE的測試負(fù)荷在一定范圍內(nèi)可以從一處到多處，即只要在此范圍內(nèi)的任一強度對應(yīng)的跑速下所測得的RE值均可準(zhǔn)確評價人群的有氧耐力水平差異。但2010年Sawyer等［19］測定了普通人，回歸分析結(jié)果顯示不同速度反映RE時存在差異，這種差異表現(xiàn)為不同速度下測得的RE值并不能解釋其耐力水平差異。某一階段人體的耐力水平是固定的，耐力水平差異理應(yīng)通過RE值體現(xiàn)出來，然而研究結(jié)果顯示，不同跑速下其RE并未表現(xiàn)與耐力水平的一致性，只有在某種特定負(fù)荷強度下測得的RE值才能體現(xiàn)這種一致性，即在該負(fù)荷強度下，RE結(jié)果與耐力水平具有高度相關(guān)性，即在評價某人群耐力水平（如5 km跑成績）時，若耐力水平越好，其RE值越小，說明其越節(jié)省化。另外，1995年 Morgan［20］發(fā)現(xiàn)，RE值對所有級別的受試者表現(xiàn)出了一個較小范圍的相對負(fù)荷 （69.9%～71.4%VO2max）。這與Helgerud的結(jié)果并不一致。事實上，問題是以什么理論依據(jù)和推導(dǎo)方法建立適宜負(fù)荷跑速。從目前文獻看，尚無令人信服的實驗證據(jù)。

本研究認(rèn)為，適宜負(fù)荷跑速可能是一個跑速，也可能是多個跑速，這需要通過必要的方法推導(dǎo)。Morgan等［21］綜述文獻后發(fā)現(xiàn)，有氧能力范圍大約在55.5%～80.9%VO2max 之間。 1991 年，Williams［22］選擇了相當(dāng)于50%、60%、70%VO2max強度的跑速，并認(rèn)為這些負(fù)荷均低于無氧閾，即85%VO2max，能準(zhǔn)確反映RE水平。故本研究將4個初始測試跑速強度定為55%、60%、65%和70%VO2max。

本研究結(jié)果顯示，4種極限下負(fù)荷的R-RE與5 km跑成績的相關(guān)系數(shù)分別為0.612、0.759、0.797和0.752，與前人研究一致［7-11］。但以往研究在此基礎(chǔ)上并未進一步篩選最佳負(fù)荷。最佳負(fù)荷不一定就是初選跑速，需要求證。此外，一種負(fù)荷顯然更便于實踐應(yīng)用。因此，本研究進一步分析線性擬合下的四個R-RE值，結(jié)合R2判定系數(shù)，找出擬合優(yōu)度最佳的曲線，即R-RE3所對應(yīng)曲線，最能體現(xiàn)RE與5 km跑成績之間的關(guān)系，其對應(yīng)跑速為11.5 km/h；另一方面，以R-RE所對應(yīng)的C-RE（%VO2max）為自變量，以相關(guān)系數(shù)為因變量進行曲線擬合，確定最佳曲線模型，結(jié)果顯示，該曲線最高點（即最大相關(guān)系數(shù)r）對應(yīng)的跑速極其接近11.5 km/h。由此，本研究不僅可確定適宜負(fù)荷跑速，還可以用一種跑速（11.5 km/h）代表。

為觀察18～23歲普通男性在11.5 km/h負(fù)荷下的運動是否屬于有氧運動，本研究測試了B組受試者耳血的血乳酸濃度，結(jié)果為（3.59±0.65）mmol/L，低于無氧閾濃度。

有效性檢驗結(jié)果顯示：11.5 km/h速度下的R-RE與5 km跑成績的相關(guān)系數(shù) r＝0.729（P<0.001）。這提示，對于我國18～23歲普通男性，11.5 km/h的跑速能有效表達其耐力水平。此外，該負(fù)荷A組與B組的R-RE均值的變異系數(shù)分別為6.7%和7.9%，提示本研究結(jié)果有較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

4 總結(jié)

11.5 km/h的速度為測定我國18～23歲普通男性RE的適宜負(fù)荷，以ml/kg/min反映RE測試結(jié)果最適宜。有效性檢驗顯示，該速度下測定的RE結(jié)果有代表性，可作為表達RE水平的負(fù)荷。

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