足球運(yùn)動(dòng)的心率變化與負(fù)荷控制例析

動(dòng)量科技助力2016年全國(guó)青少年校園足球夏令營(yíng)

在校園足球開展過程中，如何合理安排運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，讓學(xué)生既能從足球運(yùn)動(dòng)中得到充分的鍛煉，又能將運(yùn)動(dòng)負(fù)荷控制在一個(gè)安全、合理的范圍內(nèi)，一直是體育教育工作者關(guān)注的問題。

從運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的角度來看，心率是最直接、最有效反映運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的指標(biāo)，通過監(jiān)控心率，可以及時(shí)、有效地把握運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度。那在足球運(yùn)動(dòng)中的心率狀況是什么樣的，以及如何通過心率來控制運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度呢？本文試圖通過淺顯易懂的方法來解答這些問題。

圖1是動(dòng)量科技在校園足球比賽中采集到的某一球員的心率和跑動(dòng)速度數(shù)據(jù)，藍(lán)色線條表示心率變化情況，橙色線條表示速度變化情況，可以看出中間有一段時(shí)間心率降低，速度幾乎為零，沒有速度顯示的部分就是學(xué)生在中場(chǎng)休息?？梢钥吹?，在比賽中該球員的最高心率約為200次/分鐘（bpm），而在中場(chǎng)休息時(shí)心率恢復(fù)到100次/分鐘（bpm）至120次/分鐘（bpm）。

圖1 球員心率速度分布圖

在比賽過程中，心率變化也很頻繁，我們把圖1中的時(shí)間軸拉開可以看到（見圖2），每一組跑動(dòng)后心率會(huì)明顯升高，隨著跑動(dòng)速度放緩，心率開始下降，還沒有下降多少，又一次跑動(dòng)，心率又馬上升上去了。這就是足球比賽的特點(diǎn)：中高強(qiáng)度有氧供能為主、間歇性無氧供能的運(yùn)動(dòng)。

一、人體運(yùn)動(dòng)時(shí)由三種不同的能源系統(tǒng)供給能量

1. 磷酸原系統(tǒng)：其特點(diǎn)是能量供應(yīng)少，維持運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，功率輸出最快，不需要氧氣，不產(chǎn)生乳酸等物質(zhì)。短跑、田賽、舉重等運(yùn)動(dòng)主要依靠此系統(tǒng)供能。在足球運(yùn)動(dòng)中，短距離的沖刺跑、快速變向等爆發(fā)性活動(dòng)會(huì)以此系統(tǒng)供能為主。此時(shí)的心率一般達(dá)到最大心率的95%以上。

2. 酵解能系統(tǒng)：其特點(diǎn)是能量供應(yīng)較磷酸原系統(tǒng)多，輸出功率次之，不需要氧氣，會(huì)產(chǎn)生乳酸。乳酸是肌糖原無氧酵解的代謝產(chǎn)物，當(dāng)體內(nèi)乳酸堆積過多時(shí)，會(huì)引起肌肉酸痛、破壞機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致機(jī)體疲勞。該供能系統(tǒng)主要為運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間在2分鐘左右的高強(qiáng)度無氧運(yùn)動(dòng)提供能量，如800m跑、200m游泳等。在足球運(yùn)動(dòng)中，間歇時(shí)間較短的反復(fù)高強(qiáng)度跑會(huì)充分調(diào)動(dòng)此系統(tǒng)供能，此時(shí)的心率一般達(dá)到最大心率的85%以上。

3. 氧化能系統(tǒng)：其特點(diǎn)是供能物質(zhì)貯備量豐富，在氧氣充分時(shí)可以提供大量能量，但最大輸出功率僅有酵解能系統(tǒng)的二分之一，是進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)的主要供能系統(tǒng)。在足球運(yùn)動(dòng)中，機(jī)體大多數(shù)時(shí)間都是處于有氧供能狀態(tài)中。

二、足球運(yùn)動(dòng)中心率變化的一般規(guī)律

足球運(yùn)動(dòng)中最適宜的心率區(qū)間是什么樣呢？由于年齡、性別、運(yùn)動(dòng)能力、戰(zhàn)術(shù)、場(chǎng)上形勢(shì)等各種差異，很難用簡(jiǎn)單的一個(gè)心率范圍來概括。經(jīng)過數(shù)以萬計(jì)人次（此數(shù)據(jù)正呈幾何級(jí)數(shù)增加）的訓(xùn)練、比賽心率采集、每人每秒的數(shù)據(jù)積累，已經(jīng)總結(jié)出了一定的規(guī)律，建立了多個(gè)心率相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。為了讓大家對(duì)心率有初步了解，我們首先來認(rèn)識(shí)一下判斷心率的一般規(guī)律：

1.年齡在一定程度上決定了最大心率

最大心率是人體能夠達(dá)到的極限心率，國(guó)際通行算法為：最大心率次/分鐘（bpm）=220-年齡，如某小學(xué)生12歲，則其最大心率為220-12=208次/分鐘（bpm）。一般可以按這個(gè)規(guī)律來判斷，但也存在一定的個(gè)體差異。

2.了解球員實(shí)際的最大心率很重要

為了合理控制運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，了解球員實(shí)際的最大心率很重要。實(shí)驗(yàn)室條件下的測(cè)試成本較高，我們還可通過簡(jiǎn)單的場(chǎng)地測(cè)試來推算最大心率，如進(jìn)行兩組400米全力跑或兩組以上的12×30米高速折返跑，在測(cè)試過程中或結(jié)束后采集到的最高心率值基本接近個(gè)人的最大心率。

3.正視個(gè)體差異，最大心率的高低不能簡(jiǎn)單區(qū)分好壞

在我們以往大量的測(cè)試數(shù)據(jù)中，同樣是18歲的專業(yè)運(yùn)動(dòng)員，80%以上最大心率超過200 bpm，還有百分之十幾最大心率不到200bpm，最低的最大心率只有180bpm，但未明確發(fā)現(xiàn)不同最大心率的運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)能力上存在顯著性差異。

4.平均心率可以基本反映運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度

對(duì)于足球運(yùn)動(dòng)來說，比賽的平均心率一般在最大心率的60% 至80%之間，在專業(yè)比賽和較高水平的校園足球比賽中基本都能達(dá)到這一水平，比賽激烈程度越高平均心率就越高。

5.場(chǎng)上位置和戰(zhàn)術(shù)的不同也會(huì)通過心率體現(xiàn)出來

圖2 球員心率速度分時(shí)圖

圖3 某球隊(duì)訓(xùn)練隊(duì)員心率對(duì)比分析圖

一般來說，中場(chǎng)球員攻防轉(zhuǎn)換的頻率較高，活動(dòng)次數(shù)多，心率一般會(huì)維持在中高水平，較少達(dá)到心率極值；前場(chǎng)球員和邊后衛(wèi)一般需要反復(fù)的高強(qiáng)度跑，慢跑和走動(dòng)距離也較多，因此心率一般會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)；中后衛(wèi)由于跑動(dòng)強(qiáng)度和頻率相對(duì)較低，心率水平也會(huì)相對(duì)低一些。當(dāng)出現(xiàn)異常于位置特點(diǎn)的心率狀況時(shí)就要特別關(guān)注。另外戰(zhàn)術(shù)安排和場(chǎng)上形勢(shì)對(duì)心率的影響也比較大，比如巴薩倡導(dǎo)的控球型打法時(shí)球員的整體心率水平就相對(duì)較低。

圖4 某球隊(duì)典型位置隊(duì)員心率對(duì)比分析圖

6.分析心率要同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相結(jié)合

人體可以類比汽車，心率相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，汽車能不能達(dá)到很高的速度與排氣量、傳動(dòng)系統(tǒng)、路況等因素有關(guān)。同樣，分析心率時(shí)要看具體的運(yùn)動(dòng)情況，如果心率很高但跑動(dòng)速度（或跳躍、對(duì)抗等運(yùn)動(dòng)）不高說明機(jī)體的做功能力不足，這和肌肉、技術(shù)等因素有關(guān)，訓(xùn)練要同時(shí)關(guān)注心肺能力和機(jī)體運(yùn)動(dòng)能力。

7.持續(xù)跟蹤一名球員的訓(xùn)練、比賽心率比相互之間的對(duì)比更有意義

由于存在個(gè)體差異和位置差異，橫向?qū)Ρ惹騿T之間的心率絕對(duì)值沒有太多參考意義，更有意義的是對(duì)球員自身的心率進(jìn)行縱向?qū)Ρ?。雖然長(zhǎng)時(shí)間的系統(tǒng)訓(xùn)練和身體的成長(zhǎng)發(fā)育會(huì)影響心率變化，但短期內(nèi)，心率特征還是相對(duì)穩(wěn)定的。因此縱向?qū)Ρ冗B續(xù)幾次的心率變化情況可以看出訓(xùn)練或比賽的強(qiáng)度、球員的投入度以及機(jī)體疲勞程度。

8.過度的疲勞會(huì)讓心率產(chǎn)生變化

連續(xù)的比賽或大強(qiáng)度訓(xùn)練會(huì)造成疲勞的持續(xù)積累，這也能從心率上反映出來，過度疲勞時(shí)的心率有幾個(gè)特點(diǎn)：開始運(yùn)動(dòng)時(shí)還沒有多大強(qiáng)度心率就很快上升，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后心率恢復(fù)慢，當(dāng)天的基礎(chǔ)心率偏高。發(fā)現(xiàn)這些狀況時(shí)要及時(shí)調(diào)整訓(xùn)練負(fù)荷，否則容易出現(xiàn)傷病。

9.心率恢復(fù)能力是判斷運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的有效方法

訓(xùn)練或比賽結(jié)束后心率恢復(fù)的快慢可以判斷訓(xùn)練負(fù)荷?？梢杂^察運(yùn)動(dòng)結(jié)束后一分鐘、兩分鐘、三分鐘時(shí)心率下降的絕對(duì)值、相對(duì)值，也可以測(cè)量心率下降到最大心率60%以下時(shí)所用的時(shí)間。當(dāng)然由于訓(xùn)練、比賽結(jié)束前的心率水平不一定一致，所以絕對(duì)的橫向?qū)Ρ纫饬x不大，可以通過多人的統(tǒng)計(jì)值來判斷一次的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。

10.隨著訓(xùn)練水平的提高，心率特征也會(huì)逐漸變化

長(zhǎng)期來看，隨著訓(xùn)練水平的提高和球員的成長(zhǎng)，球員的心率特征會(huì)逐漸變化，基本規(guī)律是：基礎(chǔ)心率會(huì)降低，同等運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下心率整體水平會(huì)降低，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)心率升高速度快，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)會(huì)加快。

三、關(guān)于心率需要注意的三個(gè)問題

以上是足球運(yùn)動(dòng)中心率的一般規(guī)律，那么在日常訓(xùn)練、比賽的監(jiān)控中，關(guān)于心率要關(guān)注哪些問題呢？

1.出現(xiàn)心率過高或很難降低要關(guān)注。

2.高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)心率遲遲上不去也是需要特別關(guān)注的。

3.持續(xù)同等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)情況下心率變化過于頻繁也不是好現(xiàn)象；這些都有可能和過度疲勞、身體熱身不充分、身體疾病相關(guān)。

相信有了這些知識(shí)，在校園足球教學(xué)、訓(xùn)練、比賽中，體育教師和足球指導(dǎo)員們就能夠更好地通過心率來了解運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況并控制合理的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。

（文中數(shù)據(jù)來源—?jiǎng)恿靠萍糓T-Sports）