王道，徐亮亮，王晶晶，王靜，朱建中，劉欣

不同速度自行車騎行氣體代謝與能量消耗研究

王道，徐亮亮，王晶晶，王靜，朱建中，劉欣

目的：通過(guò)測(cè)定自行車4種不同騎速時(shí)的人體能量消耗，分析能耗特點(diǎn)，提出適宜不同人群有氧健身鍛煉為目的騎行速度和方案。方法：以100名年輕健康人群和7名老年騎游隊(duì)員為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，采用CORTEX-3B便攜式氣體代謝分析儀對(duì)受試者10 km/h、13 km/h、15 km/h、18 km/h 4種不同速度自行車騎行的能量消耗進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)速度測(cè)試6 m in，取最后2 m in穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)。結(jié)果：（1）無(wú)論男女，隨著騎行速度的增加，心率（HR）、攝氧量（VO2）、能耗（EE）、代謝當(dāng)量（METs）等指標(biāo)均逐漸上升，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，上升最明顯，且METs值超過(guò)6；（2）相同騎速時(shí)，男性VO2、EE均高于女性，而男女之間相對(duì)攝氧量（VO2/kg）、相對(duì)能耗（EE/kg）、METs均無(wú)明顯差異；（3）10～15 km/h騎速時(shí)，男女之間呼吸商（R）值無(wú)明顯差異，18 km/h時(shí)，女性R值高于男性且超過(guò)1；（4）無(wú)論男女，13～15 km/h騎行時(shí)，大部分受試者屬于中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。（5）10 km/h騎速時(shí)，超重人群的VO2/kg、EE/kg、METs均明顯低于低體重和正常體重兩類人群，13～18 km/h時(shí)，上述指標(biāo)總體表現(xiàn)為低體重人群＞正常人群＞超重人群。結(jié)論：（1）相同騎速時(shí)，男性能耗水平大于女性，超重人群＞正常人群＞低體重人群；單位體重下，男女之間能耗水平無(wú)明顯差異，低體重人群＞正常人群＞超重人群。（2）男性15～18 km/h，女性13～15 km/h可以作為中等強(qiáng)度有氧鍛煉騎行速度的參考標(biāo)準(zhǔn)，但在具體實(shí)踐過(guò)程中也應(yīng)考慮年齡、超重/肥胖、鍛煉水平等個(gè)體差異。（3）建議在適宜速度下，每周騎行5次，每次至少30m in連續(xù)騎行，并且保持長(zhǎng)期騎行鍛煉的習(xí)慣。

自行車；能耗；攝氧量；有氧鍛煉

眾所周知，中國(guó)是自行車保有量世界第一的國(guó)家，但很少有人知道，中國(guó)也是自行車運(yùn)動(dòng)普及程度較低的國(guó)家之一。人們更多的是將自行車作為代步工具，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的人逐漸意識(shí)到自行車作為一項(xiàng)低碳環(huán)保的出行和運(yùn)動(dòng)方式，可以為我們的生活和身體帶來(lái)諸多益處。

毋庸置疑，中低強(qiáng)度持續(xù)性有氧鍛煉，可有效提高人體心肺系統(tǒng)機(jī)能及骨骼、肌肉的功能。比如步行、慢跑是簡(jiǎn)單易行的中低強(qiáng)度持續(xù)性有氧鍛煉方式，但是對(duì)于膝關(guān)節(jié)損傷、腰椎疾病和體重超標(biāo)等人群，只要調(diào)整座墊高度和角度，減輕對(duì)相關(guān)關(guān)節(jié)及部位的沖擊，自行車騎行鍛煉或許是一種更適合的選擇。本研究主要是通過(guò)測(cè)定自行車4種不同騎速時(shí)的人體能量消耗，探討分析騎行過(guò)程中的能耗特點(diǎn)，提出適宜不同人群有氧鍛煉為目的騎行速度和方案，以提高鍛煉的科學(xué)性，推廣自行車健身運(yùn)動(dòng)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

主要研究對(duì)象：來(lái)自上海師范大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海體育學(xué)院100名受試者（男52名，女48名），年齡范圍在20～28歲的年輕健康人群，受試者基本情況見(jiàn)表1。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）描述受試對(duì)象的基本情況和能量代謝相關(guān)指標(biāo)。不同性別間的能量代謝指標(biāo)比較采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，不同體重人群的能量代謝指標(biāo)比較采用單因素方差分析。P＜0.05為差異具有顯著性，P＜0.01為差異具有非常顯著性。

2 研究結(jié)果

2.1 不同性別普通人群自行車騎行能量消耗

2.1.1 心率

由表2可見(jiàn)，男女之間安靜HR無(wú)明顯差異，4種不同騎速時(shí)，女性HR均高于男性（P＜0.01或P＜0.05）。無(wú)論男女，隨著騎行速度的增加，HR均逐漸增加，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，變化最明顯，男女HR分別增加18.4次/m in和22.1次/m in。

表1 主要研究對(duì)象的基本情況TableⅠ Basic Information of the Subjects

特定研究對(duì)象：來(lái)自上海閔行、嘉定7名騎游隊(duì)員（5名，女2名），平均年齡58歲，體重；62.9 kg，身高：164.3 cm。

1.2 研究方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

在環(huán)形水泥平地，溫度適宜、微風(fēng)或無(wú)風(fēng)的天氣條件下，佩戴好便攜式氣體代謝分析儀，調(diào)整好自行車的坐高，對(duì)受試者安靜及10 km/h、13 km/h、15 km/h、18 km/h 4種不同速度自行車騎行的能量消耗進(jìn)行測(cè)試，先安靜測(cè)試5m in，之后每個(gè)速度測(cè)試6 m in，4個(gè)速度從慢到快連續(xù)進(jìn)行，采用節(jié)拍器控制騎行速度，4個(gè)速度對(duì)應(yīng)的蹬踏頻率分別為39次/m in、52次/m in、60次/min、77次/min，要求騎行時(shí)，蹬踏動(dòng)作勻速連貫。

1.2.2 測(cè)試儀器設(shè)備與指標(biāo)

自行車車型為26寸女士輕便車。采用CORTEX-3B（德國(guó)）便攜式氣體代謝分析儀，選取心率（HR）、攝氧量（VO2）、相對(duì)攝氧量（VO2/kg）、呼吸商（R）、能耗（EE）、相對(duì)能耗（EE/kg）、代謝當(dāng)量（METs）等指標(biāo)10 s間隔的均值數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)速度騎行時(shí)最后2 m in的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。

表2 安靜及4種不同騎速時(shí)HR（單位：次/m in）TableⅡ HR at Tranquil State and Four Different Riding Speed

2.1.2 攝氧量和相對(duì)攝氧量（攝氧量/體重）

由表3可見(jiàn)，在安靜及4種不同騎速時(shí)，女性VO2均低于男性（P＜0.01）。無(wú)論男女，隨著騎行速度的增加，VO2均逐漸提高，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，VO2增加最明顯，男女分別增加0.38 l/min和0.30 l/min。

表3 安靜及4種不同騎速時(shí)VO2（單位：l/min）TableⅢ VO2at Tranquil State and Four Different Riding Speed(l/min)

由表4可見(jiàn)，排除體重對(duì)VO2的影響，在安靜狀態(tài)時(shí)，VO2/kg男性高于女性（P＜0.01），但是無(wú)論何種騎速時(shí)，男女之間VO2/kg均無(wú)明顯差異。隨著騎行速度的增加，男、女VO2/kg均逐漸提高，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，增加最明顯，分別增加5.7 m l/min/kg和5.3m l/m in/kg。

表4 安靜及4種不同騎速時(shí)VO2/kg（單位：m l/min/kg）TableⅣ VO2/kg at Tranquil State and Four Different Riding Speed(m l/min/kg)

2.1.3 呼吸商

由表5可見(jiàn)，在安靜及10～15 km/h騎速時(shí)，男女之間R值無(wú)明顯差異，在18 km/h時(shí)，女性R值高于男性（P＜0.01）。無(wú)論男女，隨著騎行速度的增加，R值均逐漸提高，女性在18 km/h時(shí)，R值已經(jīng)超過(guò)1，達(dá)到1.01，機(jī)體開(kāi)始進(jìn)入由有氧代謝供能為主向無(wú)氧代謝供能為主的狀態(tài)。

表5 安靜及4種不同騎速時(shí)R值TableⅤ R at Tranquil State and Four Different Riding Speed

2.1.4 能耗和相對(duì)能耗（能耗/體重）

由表6可見(jiàn)，在安靜及4種不同騎速時(shí)，女性EE均低于男性（P＜0.01）。無(wú)論男女，隨著騎行速度的增加，EE均逐漸提高，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，增加最明顯，男女分別達(dá)到8.45 kcal/m in和7.00 kcal/m in。

表6 安靜及4種不同騎速時(shí)EE（單位：kcal/m in）TableⅥ EE at Tranquil State and Four Different Riding Speed(kcal/m in)

由表7可見(jiàn)，排除體重對(duì)EE的影響，在安靜狀態(tài)時(shí)，EE/kg男性高于女性（P＜0.01），但是在4種不同騎速時(shí)，男女之間無(wú)明顯差異。無(wú)論男女，隨著騎行速度的增加，EE/kg均逐漸提高，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，EE/kg增加最明顯，男女分別達(dá)到123.9 cal/min/kg和123.0 cal/m in/kg。

表7 安靜及4種不同騎速時(shí)EE/kg（單位；kcal/m in/kg）TableⅦ EE/kg at Tranquil State and Four Different Riding Speed(kcal/min/kg)

2.1.5 代謝當(dāng)量（MET）

由表8可見(jiàn)，在安靜狀態(tài)時(shí)，METs男性高于女性（P＜0.01），但是在4種不同騎速時(shí)，男女之間無(wú)明顯差異。無(wú)論男女，隨著騎行速度的增加，METs均逐漸提高，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，METs增加最明顯，男女均超過(guò)了中高強(qiáng)度分界值6.0 METs，達(dá)到7.10 METs和7.01 METs。

表8 安靜及4種不同騎速時(shí)METsTable Ⅷ METs at Tranquil State and Four Different Riding Speed

2.1.6 不同強(qiáng)度（METs）騎行人數(shù)及百分比

由表9可見(jiàn)，用MET表示運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，以10 km/h騎行時(shí)，對(duì)于男性來(lái)說(shuō)，均屬于3≤METs＜6的中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，但對(duì)于女性，有2名受試者屬于＜3 METs的小強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)；以13～15 km/h騎行時(shí)，無(wú)論男女，對(duì)于大部分受試者來(lái)說(shuō)，都屬于中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)；而以18 km/h騎行時(shí)，男女分別有88.5%和89.6%的受試者屬于≥6 METs的大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。

表9 3類不同強(qiáng)度（METs）人數(shù)及百分比Table Ⅸ Number and Percentage of the Subjects w ith Three Different METs

2.2不同體重普通人群自行車騎行能量消耗

根據(jù)中國(guó)人BM I標(biāo)準(zhǔn)對(duì)受試者進(jìn)行分組，BM I＜18.5kg/m2為低體重組，18.5 kg/m2≤BM I＜24 kg/m2為正常體重組，BMI≥24 kg/m2為超重組，比較不同體重人群的能耗測(cè)試結(jié)果。

由表10可見(jiàn)，總體來(lái)說(shuō)，3類不同體重人群之間，安靜及4種不同騎速時(shí)的HR、R值均無(wú)明顯差異，VO2、EE均為超重人群＞正常人群＞低體重人群（P＜0.01）。在安靜狀態(tài)時(shí)，3類不同體重人群之間VO2/kg、EE/kg、METs均無(wú)明顯差異，在10 km/h騎速時(shí)，超重人群的VO2/kg、EE/kg、METs均明顯低于低體重和正常體重兩類人群（P＜0.05），在13～18 km/h時(shí)，此3項(xiàng)指標(biāo)總體表現(xiàn)為低體重人群＞正常人群＞超重人群（P＜0.01或P＜0.05）。

表10 不同體重人群安靜及4種騎速時(shí)各能耗指標(biāo)結(jié)果TableⅩ EE Indicators of the Different Weight Riders at Tranquil State and Four Different Riding Speed

2.3 中老年騎游隊(duì)員自行車騎行能量消耗測(cè)試結(jié)果

由表11可見(jiàn)，與普通人群相同，中老年騎游隊(duì)員在測(cè)試過(guò)程中，隨著騎行速度的增加，氣體代謝指標(biāo)值均逐漸增加，當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，變化最明顯。由于這類受試對(duì)象最終有效人數(shù)只有7名，因此無(wú)法與100名普通人群運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行比較，但是通過(guò)數(shù)值，我們可以發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)騎游隊(duì)員均低于普通人群。

表11 中老年騎游隊(duì)員4種不同騎速時(shí)能量代謝測(cè)試結(jié)果（N=7）TableⅪ Test Result of Energy Metabolism of the Old Riders with Four Different Speed(N=7)

3 討論

3.1 自行車騎行的能耗特點(diǎn)

物質(zhì)代謝和能量代謝是機(jī)體代謝的兩個(gè)緊密過(guò)程，在能量代謝過(guò)程中使各種物質(zhì)的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，供身體活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。自行車不僅是一種代步工具，同時(shí)也可以成為一種低碳環(huán)保的鍛煉方式，運(yùn)用氣體代謝分析儀準(zhǔn)確測(cè)量自行車騎行過(guò)程中的能量代謝，分析能耗特點(diǎn)，對(duì)于科學(xué)指導(dǎo)健身騎行具有重要的意義。

研究表明，無(wú)論是跑步還是騎車，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增大，HR、VO2相應(yīng)增加，機(jī)體的總能耗逐漸增加，供能物質(zhì)參與供能的比例也發(fā)生變化，糖參與供能的比例逐漸增加，脂肪參與供能的比例逐漸減少，這些變化與機(jī)體輸出的功率有密切關(guān)系[1-2]。本研究結(jié)果顯示，無(wú)論是普通人群還是騎游隊(duì)員，隨著騎行速度的增加（10 km/h、13 km/h、15 km/h、18 km/h），輸出功率的增大，HR、VO2、EE、METs等指標(biāo)均逐漸增加，能耗水平提高。當(dāng)騎速?gòu)?5 km/h增加到18 km/h時(shí)，變化最明顯，增量最大，提示此處速度遞增過(guò)程中，應(yīng)特別注意機(jī)體能量代謝拐點(diǎn)的出現(xiàn)，即通常所說(shuō)的無(wú)氧閾（AT,anaerobic threshold），是指在遞增運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)機(jī)體由有氧代謝供能到開(kāi)始大量動(dòng)用無(wú)氧代謝供能的臨界運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，此時(shí)R值等于1。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)無(wú)氧閾后，機(jī)體氧需要量大于氧供給量，細(xì)胞進(jìn)入無(wú)氧氧化過(guò)程，產(chǎn)生大量的乳酸等酸性物質(zhì)。本研究結(jié)果顯示，女性普通人群18 km/h騎行時(shí)，R值已經(jīng)超過(guò)1，機(jī)體供能以無(wú)氧代謝為主，乳酸加速在肌肉內(nèi)產(chǎn)生，與血液之間乳酸失衡，肌肉中乳酸逐漸堆積，因此，此速度不適于持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的中等強(qiáng)度有氧騎行。雖然研究已經(jīng)證實(shí)無(wú)氧閾訓(xùn)練對(duì)提高高水平運(yùn)動(dòng)員的有氧能力甚至比一般有氧訓(xùn)練具有更為重要的作用，但是其對(duì)普通騎車人群有氧能力的提高是否有類似效果需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

自行車騎行的能耗大小與人、車及其他外部因素有密切關(guān)系，本研究中車及其他外部因素如車型、風(fēng)速、路面情況等不在討論之內(nèi)。關(guān)于性別因素對(duì)能耗水平的影響，聶東升等研究了大學(xué)生不同體力活動(dòng)能量消耗及運(yùn)動(dòng)效率，發(fā)現(xiàn)男性慢走（4 km/h）、慢跑（8 km/h）和騎車（12 km/h）的能量消耗顯著高于女性，其中騎車（12 km/h）的能量消耗男性為17.78 KJ/h/kg，女性為15.03 KJ/h/kg[3]。余丹等的研究也發(fā)現(xiàn)中國(guó)南方中青年體力活動(dòng)能量消耗男性高于女性，其中騎車（12 km/h）的能量消耗男性為19.83 KJ/h/kg，女性為16.99 KJ/h/kg[4]。單位體重的能耗男性高于女性，主要是由于男女之間肌肉含量、激素水平及代謝狀態(tài)的差異決定的。男性肌肉含量、糖參與供能的比例高于女性，而脂肪參與供能的比例低于女性，底物代謝的差異可能與肌肉組織中脂質(zhì)物含量和皮下脂肪組織的動(dòng)員有關(guān)，交感-腎上腺系統(tǒng)、性激素、肌纖維類型可能對(duì)其也有影響[5]。但王俊等的研究結(jié)果顯示騎車（12 km/h）時(shí)男女之間能量消耗無(wú)明顯差異（分別為663.5 k J/h/m2和661.1 kJ/h/m2）[6]。本研究結(jié)果有所不同，雖然VO2、EE均為男性高于女性，但是VO2/kg、EE/kg、METs在男女之間均無(wú)明顯差異。也就是說(shuō)，去除體重因素后，男女之間單位體重的能耗沒(méi)有明顯差異。

Hulens M等對(duì)年齡在18～65歲范圍內(nèi)，BM I≥30 kg/m2和BM I≤26 kg/m2不同體重人群的運(yùn)動(dòng)能力和能耗進(jìn)行了研究，Salvadori A等對(duì)BMI=29.9 kg/m2肥胖人群和BMI=22 kg/m2正常體重人群的運(yùn)動(dòng)能力和心肺功能進(jìn)行了研究，這些研究結(jié)果顯示，無(wú)論年齡、性別和肥胖程度，大體重人群的能耗均高于小體重人群[7-8]。黎軍等隨機(jī)選擇BM I＞25 kg/m2、18.5 kg/m2＜BM I＜25 kg/m2、BM I＜18.5 kg/m2，年齡20～30歲的24名成年男子為研究對(duì)象，均分為肥胖、正常、消瘦3組，采用氣體代謝分析儀進(jìn)行能量代謝測(cè)試，結(jié)果也發(fā)現(xiàn)做相同體力活動(dòng)時(shí)，肥胖者的能量消耗高于消瘦和正常者[9]。研究認(rèn)為，肥胖者能耗增加與體重增大有關(guān)[10]，通常表現(xiàn)為由于功能性殘氣量減少和胸壁順應(yīng)性降低而導(dǎo)致呼吸功能異常[11-12]，胸壁、腹壁脂肪增厚可能是一個(gè)重要原因。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)，次最大強(qiáng)度功率車騎行訓(xùn)練（40W、60W、80W、120W，65轉(zhuǎn)/分，4分鐘/級(jí)）過(guò)程中，休息及各負(fù)荷時(shí)，年輕肥胖者（BMI=40.4 kg/m2）能耗均高于年輕正常體重者（BM I=21.7 kg/m2），但去除去脂體重因素后，兩者能耗相對(duì)值無(wú)明顯差異[36]。我們通過(guò)BMI進(jìn)行分組，對(duì)不同體重類型人群的能量消耗進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，4種不同騎速時(shí)，VO2、EE均為超重人群＞正常人群＞低體重人群，由于相同速度下輸出功率相同，因此，機(jī)械效率（輸出功率與能耗的比值）由大到小依次為低體重人群、正常人群、超重人群。但單位體重的結(jié)果則有很大不同，在安靜狀態(tài)時(shí)，3類不同體重人群之間的相對(duì)攝氧量、相對(duì)能耗及METs均無(wú)明顯差異，在10 km/h騎速時(shí)，超重人群的VO2/kg、EE/kg、METs均明顯低于低體重和正常體重兩類人群，在13～18 km/h時(shí)，此3項(xiàng)指標(biāo)總體表現(xiàn)為低體重人群＞正常人群＞超重人群，即單位體重下，低體重和正常人群的機(jī)械效率相對(duì)較低，在相同速度時(shí)（絕對(duì)強(qiáng)度相同），需要消耗更多的能量去做功（騎車）。由此可見(jiàn)，體重是影響自行車騎行時(shí)能耗大小的重要因素之一。已有研究表明運(yùn)動(dòng)能耗與去脂體重（FFM）呈顯著性正相關(guān)[13-15]，由于本研究未能測(cè)試該指標(biāo)，無(wú)法做進(jìn)一步分析。

隨著年齡的增長(zhǎng)，在中低強(qiáng)度范圍相同絕對(duì)強(qiáng)度下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)原因使得肌肉無(wú)效能耗增加，工作效率較低，機(jī)體總能耗增加[5]。本研究結(jié)果顯示，相同速度下，騎游隊(duì)員的能耗數(shù)值低于普通人群，分析其原因：（1）可能與多年長(zhǎng)時(shí)間有氧耐力鍛煉有關(guān)。以往研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體能耗與體力水平尤其是耐力水平密切相關(guān)[16-18]，耐力水平較高者動(dòng)員脂肪的能力較強(qiáng)，在中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，脂肪供能參與比例相對(duì)較高，糖供能參與比例相對(duì)較低，運(yùn)動(dòng)時(shí)的代謝效率和機(jī)械效率也較高。（2）由于經(jīng)常騎行，技術(shù)動(dòng)作較普通人群（很少或者不騎車者）嫻熟，技術(shù)優(yōu)化有利于節(jié)省每個(gè)動(dòng)作的能量消耗，減少多余的能量消耗。上述兩方面原因促使騎游隊(duì)員騎行時(shí)的機(jī)械效率提高，能耗水平降低。因此，在包括中老年在內(nèi)的各人群中推行騎游是推廣自行車運(yùn)動(dòng)、促進(jìn)體質(zhì)增強(qiáng)的一項(xiàng)重要的措施。

3.2 中等強(qiáng)度有氧鍛煉適宜騎行速度的探討

運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是鍛煉的核心要素，較長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度有氧鍛煉是一種最常見(jiàn)的自行車騎行鍛煉手段，控制適宜的速度（強(qiáng)度）至關(guān)重要，騎行速度太慢，鍛煉效果不佳或者沒(méi)有；騎行速度太快，有氧鍛煉就變成了混合甚至無(wú)氧鍛煉，不合理的鍛煉計(jì)劃就有可能引起過(guò)度疲勞或者運(yùn)動(dòng)損傷。只有機(jī)體對(duì)原來(lái)的騎行負(fù)荷適應(yīng)后，如心率下降、能耗減少、疲勞延遲等，才能適當(dāng)增加騎行速度或延長(zhǎng)騎行時(shí)間。

心率是強(qiáng)度監(jiān)控的重要指標(biāo)之一，一般來(lái)說(shuō)，最大心率（220―年齡）的60%～85%是普通人群有氧運(yùn)動(dòng)適宜的心率范圍。本次研究結(jié)果顯示，男性在15 km/h和18 km/h騎行時(shí)的心率為120.8次/min和139.2次/m in，分別達(dá)到最大心率的60.7%和69.9%，女性在13 km/h和15 km/h騎行時(shí)的心率為121.2次/min和135.1次/min，分別達(dá)到最大心率的60.9%和67.9%，均在有氧運(yùn)動(dòng)的適宜心率范圍，結(jié)合呼吸商等指標(biāo)，可以認(rèn)為男性15～18 km/h，女性13～15 km/h可以作為自行車較長(zhǎng)時(shí)間中等強(qiáng)度有氧鍛煉騎行速度的參考標(biāo)準(zhǔn)。我們的一項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)拍攝研究結(jié)果顯示,上海成年男女日常騎行速度分別為15.8 km/h和15.4 km/h，基本在本研究的適宜騎行速度范圍內(nèi)。

對(duì)于老年騎游隊(duì)員，隨著年齡的增大，其心肌收縮力下降，心功能水平降低，心率減緩，建議中等強(qiáng)度有氧騎行時(shí)心率監(jiān)控指標(biāo)以不超過(guò)（170―年齡）為宜，以65歲老年人為例，在日常有氧騎游過(guò)程中，15 km/h的速度（對(duì)應(yīng)的HR為101次/min）是適宜的。我們的一項(xiàng)調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果也顯示上海老年騎游隊(duì)員日常騎游時(shí)平均距離為23.6 km，騎行速度平均為15.2 km/h，與本研究結(jié)果相一致。

由于HR易受情緒、外部環(huán)境干擾等因素的影響，而氣體代謝分析儀通過(guò)一口氣法測(cè)定的騎行過(guò)程中氧氣攝入量和二氧化碳呼出量等指標(biāo)相對(duì)更為準(zhǔn)確，其間接計(jì)算出來(lái)的MET表示運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度在國(guó)際上得到廣泛認(rèn)可。根據(jù)Pate等提出的體力活動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)：≥6 METs為高強(qiáng)度體力活動(dòng)；3≤METs＜6為中等強(qiáng)度體力活動(dòng)；＜3 METs為低強(qiáng)度體力活動(dòng)。中等強(qiáng)度體力活動(dòng)有助于改善不同年齡人群的體質(zhì)、健康水平，甚至精神狀態(tài)[19]。本研究結(jié)果顯示，普通人群4種速度自行車騎行時(shí)的METs值略高于劉春輝的研究[20]，10～15 Km/h騎行時(shí)METs值在3～6之間，為中等強(qiáng)度，18 km/h騎行時(shí)METs值在7左右，雖然屬于高強(qiáng)度范圍的下限，但52名男性和48名女性中仍有10%左右的人在此速度騎行時(shí)為中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。因此，以MET表示運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，在參考總體標(biāo)準(zhǔn)的前提下（3≤METs＜6），也應(yīng)考慮個(gè)體差異，那些健康水平、下肢力量耐力、心肺能力較好的人群可以適當(dāng)提高騎行速度，需要強(qiáng)調(diào)的是在騎行過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)心率監(jiān)控和主觀感覺(jué)觀察，避免出現(xiàn)乳酸堆積而使得有氧騎行變成了無(wú)氧訓(xùn)練。

對(duì)于中老年騎游隊(duì)員來(lái)說(shuō)，13～18 km/h騎行時(shí)，在3～6 METs之間的中等強(qiáng)度范圍，雖然18 km/h騎速時(shí)還沒(méi)有超過(guò)6 METs，但此速度已不適于年齡偏大、心肺功能相對(duì)較差的老年隊(duì)員長(zhǎng)時(shí)間騎行。

不同體重人群中等強(qiáng)度有氧騎行時(shí)，速度也應(yīng)該有所區(qū)別，對(duì)于超重人群來(lái)說(shuō)，18 km/h騎行時(shí)的強(qiáng)度為6.46 METs，略微超過(guò)中等強(qiáng)度上限，但是同樣的速度，低體重和正常體重人群騎行時(shí)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度相對(duì)較大，分別達(dá)到7.64 METs和7.14 METs，因此18 km/h的騎行速度可能不適于后兩類特別是低體重人群。

3.3 自行車騎行鍛煉方案的推薦

研究發(fā)現(xiàn)，每周1 050 kcal的能量消耗可以使得各種因素導(dǎo)致的死亡率下降20%～30%[21-23]。本研究受試者中，男女分別以18 km/h和15 km/h騎行，每天騎行30 m in，每周騎行5 d，則男性每周能量消耗達(dá)到1 050 kcal的人數(shù)比例為84.6%，即多數(shù)男性達(dá)到了健身鍛煉的要求，而女性沒(méi)有一個(gè)達(dá)到1 050 kcal，因此，建議女性適當(dāng)延長(zhǎng)騎行時(shí)間。

一個(gè)健康的騎行方案包括強(qiáng)度、每次騎行時(shí)間、頻率、鍛煉周期等要素，遵循循序漸進(jìn)的原則和個(gè)體差異。以1名65 kg的男性大學(xué)生為例，按每周騎行5 d計(jì)算，每天消耗約200 kcal的能量，就可以產(chǎn)生較好的健身效果[24]。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若騎行速度為15 km/h，消耗200 kcal能量需要32 min，若騎行速度為18 km/h，則需要25m in，為使健身效果最佳化，根據(jù)美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)（ACSM）和美國(guó)疾控中心（CDC）推薦的活動(dòng)時(shí)間，如果沒(méi)有安排其他有氧鍛煉內(nèi)容，建議每次騎行時(shí)間至少為30 m in，強(qiáng)度越小時(shí)間越長(zhǎng)，且每個(gè)周期至少持續(xù)2～3個(gè)月。我們的一項(xiàng)調(diào)查問(wèn)卷顯示，上海市20～29歲自行車騎行人群中，多數(shù)騎行者每周騎行5 d或以上，騎行速度約為15 km/h，每次騎行時(shí)間約為25 m in，從理論上來(lái)講是可以達(dá)到健身鍛煉的效果，但實(shí)際效果受到多種因素的影響，不得而知。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員所獲得的訓(xùn)練效益在停訓(xùn)兩周即可出現(xiàn)下降，如心肺功能、能量代謝及骨骼肌代謝的逆向變化，并且隨著停訓(xùn)時(shí)間的延長(zhǎng)，這些變化更加明顯[25]。普通人群通過(guò)少量的自行車騎行鍛煉就能獲得一定的健康益處，但是，與運(yùn)動(dòng)員相同，一旦停止鍛煉，這種健康效益就會(huì)很快逆轉(zhuǎn)。因此，自行車騎行鍛煉時(shí)，還必須保持長(zhǎng)期堅(jiān)持鍛煉的習(xí)慣[26]，真正成為生活的一部分。

4 結(jié)論與建議

4.1 4種不同騎速時(shí)，男性能耗水平大于女性，超重人群＞正常人群＞低體重人群；單位體重下，男女之間能耗水平無(wú)明顯差異，低體重人群＞正常人群＞超重人群。

4.2 男性15～18 km/h，女性13～15 km/h可以作為自行車中等強(qiáng)度有氧鍛煉騎行速度的參考標(biāo)準(zhǔn)，但在具體實(shí)踐過(guò)程中也應(yīng)考慮年齡、超重/肥胖、鍛煉水平等個(gè)體差異。

4.3 為達(dá)到健身鍛煉效果，在控制適宜速度的前提下，建議每周騎行5次，每次至少30 min連續(xù)騎行，并且保持長(zhǎng)期騎行鍛煉的習(xí)慣。

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（責(zé)任編輯：何聰）

Study on Gaseous Metabolism and Energy Expenditure of Cycling at Different Speed

WANG dao,XU liangliang,WANG jingjing,WANG jing,ZHU jianzhong,LIU xin
（ShanghaiResearch Institute of Sports Science,Shanghai200030,China）

Objective:The purpose of this paper is to find appropriate riding speed and exercise programs for the aerobic exercise of different groups by analyzing the characteristics of energy consumption when riding at four different speed.Method:100 healthy youngsters and 7 old riders were selected as the subjects.Energy consumption was measured for 6 m inutes by CORTEX-3B at the speed of 10km/h,13 km/h,15 km/h and 18/km/h respectively,and the steady data of the last 2 m inutes were used for the analysis.Result:(1)In both male and female,w ith the increase of speed,HR、VO2、EE and METs gradually increased.W hen the speed increased from 15 to 18km/h,those indicators rose evidently,and the value of METs exceeded 6.(2) While riding with same speed,VO2and EE of themale were higher than those of the female.But there was no significant difference between the male and the female in EE/kg,METs and VO2/kg.(3)There was no significant difference between themale and the female in R at the speed of 10-15km/h,but when the speed was 18km/h,R of the femalewas higher than that of themale(R＞1).(4)For most of the subjects,the riding intensity at 13-15km/h wasmoderate,whether themale or the female.(5)When riding at the speed of 10km/h,VO2/kg、EE/kg and METs of the overweight subjects were apparently lower than those of the low-weight and normal-weight subjects,and at the speed of 13-18km/h,those indexes generally showed the tendency of low-weight riders＞normal-weight riders＞overweight riders.Conclusion:(1)Riding at the same speed,EE of the male is higher than that of the female,and EE also show s the phenomenon of overweight people＞normal weight people＞low weight peop le.But there is no significant difference between the male and the female in EE/kg,which show s the phenomenon of low weight peop le＞normal weight peop le＞overweight peop le.(2)15-18km/h(male)and 13-15km/h(female)can be used as a reference for moderate intensity aerobic riding exercise,but the individual difference of age,overweight/obesity and exercise should also be taken into account in practice.(3)It is suggested thatw ith appropriate speed,people can ride for 5 times a week and at least30minutes each time.Long-term riding exercise is beneficial.

cycling;energy expenditure;oxygen uptake;aerobic exercise

G804.4

A

1006-1207（2015）05-0064-07

2015-07-05

上海市科委科研計(jì)劃項(xiàng)目課題（12DZ2294400）

王道，男，副研究員，碩士研究生。主要研究方向：體質(zhì)研究與健身指導(dǎo)。

上海體育科學(xué)研究所，上海 20030