黎涌明，資薇，陳小平

賽艇測功儀不同持續(xù)時間全力運動的能量供應特征研究

黎涌明1，2，資薇3，陳小平4

目的：當今世界賽艇訓練更加注重高強度訓練的質(zhì)量，而高強度訓練質(zhì)量的保證取決于首先對高強度訓練能量供應特征的認識。旨在探究賽艇測功儀不同持續(xù)時間全力運動的能量供應特征。方法：11名（女5人，男6人）某省隊賽艇運動員自愿參加了5次不同持續(xù)時間（45s、90s、3.5min、5min和6.5min）的賽艇測功儀全力測試。運用便攜式氣體代謝儀對受試者運動過程中的呼吸氣體進行測量，并采集運動前后的耳血進行分析。運用基于運動后氧債快速部分、運動中累積血乳酸和攝氧量的方法進行能量供應的計算。結(jié)果：5種不同持續(xù)時間全力運動的磷酸原、糖酵解和有氧供能量分別為約30～50kJ、約32～58kJ和約26～433kJ，有氧供能比例分別為28.6%±11.4%、47.0%±10.7%、71.6%±5.5%、81.0%±4.2%和83.2%± 3.1%。結(jié)論：賽艇測功儀不同持續(xù)時間全力運動的能量供應特征不一樣，更長的持續(xù)時間增加了對總能量的需求，且這個需求主要靠有氧供能系統(tǒng)來滿足。

賽艇；測功儀；能量供應；高強度

1 前言

賽艇是一項有氧供能主導的周期性耐力項目，其在2 000 m比賽中的有氧供能比例高達＞80%［10，17］。根據(jù)性別和艇種的不同，運動員需要在5.5～8min的時間內(nèi)完成200～240次的拉槳［27，32］。為了提高比賽成績，高水平賽艇運動員全年需要進行約6 000 km（約120 km/周）的水上訓練［19，22，25］，這些訓練中約70%～95%屬于低強度有氧訓練（血乳酸＜2 mM）［5，15，18，22］，而中等強度（血乳酸2～4mM）和高強度（血乳酸＞4mM）的訓練分別只占2%～22%和1%～8%［15，18］。然而，盡管高強度訓練在全年訓練負荷中只占很少的比例，但其作用卻極其重要，很大程度上甚至決定了運動員有氧與無氧能力的平衡。近年的研究表明，盡管不同統(tǒng)計方法會導致賽艇訓練負荷的差異［29］，但是賽艇運動員的訓練負荷分布，尤其是當運動員由準備期進入比賽期時［15，22］，似乎朝著“兩極化（Polarized，即更少的中等強度負荷比例和更多的高強度負荷比例［29］）”的方向發(fā)展［5，14］，也就是說，血乳酸＞4 mM的高強度訓練比例較傳統(tǒng)的認識出現(xiàn)明顯增加［18，24］，而常見的賽艇高強度訓練包括250 m、500 m、1 000 m、1 500 m和2 000 m全力劃等。此外，在訓練實踐中，教練員在安排這類高強度訓練時簡單地認為，幾次分段全力劃的訓練效果與一次全程全力劃效果類似（如1 000 m×2的訓練效果與2 000 m×1類似）（個人交流）。然而，教練員在訓練實踐中的這種認識是否合理還并不清楚。

能量供應特征是賽艇項目特征的一個重要方面。有關(guān)賽艇能量供應特征的研究最早可以追溯到20世紀70年代［16，23］，Hagerman等人和Mader等人分別認為，賽艇的能量供應比例為70%有氧-30%無氧（6min）［16］和82.1%有氧-11.7%糖酵解-5.9%磷酸原（7min）［23］。盡管這兩則研究所采用的能量供應計算方法及持續(xù)時間并不相同，但這些有關(guān)能量供應特征的報道都促進了人們對賽艇項目特征的認識，并一定程度上帶來了賽艇項目成績的提升［1］。此后，不同學者對賽艇能量供應特征進行了進一步研究，包括對次最大強度下賽艇運動［18］，以及水上和陸上模擬賽艇比賽的能量供應特征的研究［4，10］等。但是，對賽艇不同距離或持續(xù)時間全力運動的能量供應特征卻少有研究。在其他運動項目中，由于項目本身有不同比賽距離（如田徑的100～3 000 m跑［11-13，30］，靜水皮劃艇的200～1 000 m劃［9，20，26］），對這些不同比賽距離的能量供應特征的研究本身就能幫助人們認識這一問題。如上所述，不同距離或時間全力運動是賽艇運動員常采用的高強度訓練類型［18，24］，一些教練員也將這類方法用以評價運動員的運動能力（如500 m和2 000 m）［24，28］。因此，有必要對這一類高強度訓練進行能量供應特征的研究。

鑒于此，本研究擬對賽艇運動員測功儀不同持續(xù)時間的全力運動（Time Trial）進行能量供應特征的研究，研究結(jié)果將有助于教練員和運動員更加清晰地認識這一類高強度訓練的生物學特征，為教練員科學安排高強度訓練提供理論依據(jù)。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

11名某省健康賽艇運動員（女：n=5，年齡19±1歲，身高175±5 cm，體重66±5 kg；男：n=6，年齡20±2歲，身高191±9 cm，體重90±15 kg；所有受試運動等級≥一級）自愿參加本研究。所有受試半年內(nèi)均無傷病，測試前一天無劇烈運動，測試當天保持正常高糖飲食，且進食離測試的時間≥1.5h。測試處于全運會結(jié)束后第一次冬訓的中期。

2.2 測試流程

所有受試者在5天內(nèi)隨機進行5次不同持續(xù)時間的賽艇測功儀（Model D，Concept II Inc.，USA）全力運動，每2次測試間間隔≥12 h，間隔期間運動員只進行恢復性訓練。鑒于全力運動時能量供應比例與持續(xù)時間成指數(shù)關(guān)系［21］，且受試者由于運動水平和性別的差異，完成相同距離全力運動的時間可能不同，因此，本研究選取45 s、90 s、3.5 min、5 min和6.5 min來模擬賽艇250 m、500 m、1000 m、 1 500 m和2 000 m全力劃。

受試者在10 min準備活動（慢跑、牽拉和賽艇測功儀運動）后休息5 min，之后在測功儀上進行全力運動（女子和男子的測功儀阻力系數(shù)分別為4和5）。全力運動中受試者自選體力分配方式（Pacing Strategy），并得到測試人員的口頭鼓勵，以在規(guī)定時間內(nèi)盡可能完成更長的距離（測功儀可顯示）。運用便攜式氣體代謝儀（K4b2，Cosmed，Italy）對受試者全力運動過程及運動后6 min進行breath x breath呼吸測試。測試前嚴格按照廠家要求進行設(shè)備校準。采集運動員準備活動前后，以及全力運動后3、5、7和10 min的耳血各10 μl，并運用乳酸分析儀（Biosen C_Line，EKF Diagnostic，Germany）進行分析。運用心率監(jiān)測儀（Polar Accurex Plus，Polar Electro Oy，F(xiàn)inland）對受試者全力運動過程中的心率進行監(jiān)測。

運用基于運動中累積攝氧量和累積血乳酸，以及運動后氧債快速部分的計算方法［3，8］對受試者全力運動過程中的有氧、糖酵解和磷酸原供能量進行計算（圖1）。其中磷酸原供能量=運動后氧債的快速部分（ml）×能量當量（J/ ml），糖酵解供能量=累積血乳酸（mM）×氧氣-乳酸換算系數(shù)（ml/mM/kg）×體重（kg）×能量當量（J/ml），有氧供能量=累積攝氧量（ml）×能量當量（J/ml）。氧債的快速部分為運動后前3 min的實際攝氧量減去由后3 min的實際攝氧量曲線倒推3 min所得到的攝氧量（慢速部分，即快速部分=前3 min實際攝氧量-前3 min慢速部分）。當呼吸商＞1.0時，能量當量為1 ml氧氣所產(chǎn)生的熱量（21.131J）［31］。氧氣-乳酸換算系數(shù)為3.0 ml/mM/kg。本研究統(tǒng)一選取3.5 ml/ min/kg（女）和4.0 ml/min/kg（男）的安靜攝氧量。

2.3 統(tǒng)計方法

運用IBM SPSS Statistics 19（SPSS Statistics 19，IBM Corporation，USA）對測功儀和生理學相關(guān)指標進行統(tǒng)計分析。運用雙因素ANOVA（不同受試者和不同持續(xù)時間）對受試者5種持續(xù)時間（45 s、90 s、3.5 min、5 min和6.5 min）中的相鄰兩種持續(xù)時間全力運動過程中的測功儀指標和生理學指標進行方差分析。選取P=0.05的顯著水平。

圖1 能量供應計算方法示例［3］Figure 1.Illustration of energy calculation method

3 研究結(jié)果

隨著持續(xù)時間的延長（從45 s至6.5 min），受試者測功儀全力運動對應的距離、平均速度、平均槳頻和平均功率都發(fā)生顯著性變化（P＜0.05，3.5 vs 5 min對應的平均功率，以及5 vs 6.5 min對應的平均功率和平均槳頻除外）。生理學指標方面，心率隨著最大運動持續(xù)時間的延長逐漸增加（但相鄰兩持續(xù)時間之間都不顯著，P＞0.05），運動后最大血乳酸值在3.5 min時最大（14.06±2.03 mM，5 min和6.5 min對應的值盡管低于3.5 min，但差異不顯著，P＞0.05）；運動過程中的累積血乳酸（運動后最大值與運動前值之差）在相鄰兩持續(xù)時間之間有顯著性差異（P＜0.05），并在3.5min時（11.15±2.05 mM）接近5種持續(xù)時間對應的最大值（11.18±2.64 mM）；運動過程中的峰值攝氧量在相鄰兩持續(xù)時間之間無顯著性差異（P＞0.05）；運動過程中的累積攝氧量隨持續(xù)時間的延長顯著性增加（P＜0.05）；運動后氧債快速部分對應的攝氧量在相鄰兩持續(xù)時間之間無顯著性差異（P＞0.05，除45 vs 90 s除外），具體結(jié)果見表1。

表1 不同持續(xù)時間賽艇測功儀全力運動的測功儀和生理學指標Table 1Ergometric and physiological results of rowing time trial with different durations

能量供應量方面（圖2），磷酸原系統(tǒng)供能量由45 s至90 s顯著性增加（P＜0.05），之后相鄰兩持續(xù)時間之間無顯著性變化（P＞0.05）；糖酵解系統(tǒng)供能量由45s至3.5 min發(fā)生顯著性增加（P＜0.05），之后相鄰兩持續(xù)時間之間無顯著性變化（P＞0.05）；有氧系統(tǒng)供能量則隨持續(xù)時間的延長顯著性增加（P＜0.05）。

能量供應比例方面（圖3），隨著持續(xù)時間的延長，磷酸原供能比例逐漸下降，并在從45 s至90 s和從90s至3.5 min時下降顯著（P＜0.05）；糖酵解供能比例也逐漸下降，并且相鄰兩持續(xù)時間之間差異顯著（P＜0.05，從5至6.5 min時除外）；有氧供能比例逐漸增加，并且相鄰兩持續(xù)時間之間差異顯著（P＜0.05，從5至6.5 min時除外）。

圖2 不同持續(xù)時間賽艇測功儀全力運動的能量供應量Figure 2.Energy contributions of ergometric rowing time trial with different durations

圖3 不同持續(xù)時間賽艇測功儀全力運動的能量供應比例Figure 3.Relative energy contributions of ergometric rowing time trial with different durations

4 分析和討論

以往對賽艇能量供應特征的研究主要集中于賽艇模擬比賽（水上［10］、測功儀［4，10，16，17］和蕩槳池［23］）與次最大強度測試（測功儀［17］），而缺少對賽艇訓練方法/手段能量供應特征的研究。與此同時，目前世界賽艇訓練負荷分布朝著“兩極化”方向發(fā)展［5，14］，運動員在確保以低強度有氧訓練為主的前提下，更加重視高強度訓練的質(zhì)量［1］，然而，高強度訓練質(zhì)量的保證取決于教練員和運動員首先對高強度訓練方法/手段能量供應特征的認識。鑒于此，本研究分別對不同持續(xù)時間（45 s、90 s、3.5 min、5 min和6.5 min）賽艇測功儀全力運動進行了能量供應特征的研究，研究結(jié)果為教練員和運動員呈現(xiàn)了訓練過程中常用的高強度訓練（250 m、500 m、1 000 m、1 500 m和2 000 m）的能量供應（及其他相關(guān)）特征。

4.1 不同持續(xù)時間全力運動的能量供應比例

本研究的主要結(jié)果顯示，5種不同持續(xù)時間（45 s、90 s、3.5 min、5 min和6.5 min）全力運動的能量供應比例分別為磷酸原36.8%±12.4%-糖酵解34.7%±8.7%-有氧28.6%± 11.4%、磷酸原27.1%±8.7%-糖酵解25.9%±4.0%-有氧47.0%±10.7%、磷酸原13.4%±5.1%-糖酵解14.9%±3.1%-有氧71.6%±5.5%、磷酸原8.4%±3.4%-糖酵解10.6%±3.2%-有氧81.0%±4.2%，以及磷酸原5.7%±2.7%-糖酵解11.0%± 3.8%-有氧83.2%±3.1%（圖3）。這其中6.5 min對應的能量供應比例與文獻報道的類似（如有氧供能比例為82%-87%）［4，10，17，23］，其中Mader等人［23］、Hartmann［17］的研究對象分別為前東德和西德國家隊運動員，而de Campos Mello等人［10］和資薇［4］的研究對象與本研究相似，為有過一定訓練年限或省級運動員水平，這似乎表明這一范圍內(nèi)的訓練水平對能量供應比例影響不大。

但遺憾的是，由于還未見到有關(guān)＜2 000 m或6 min賽艇全力運動能量供應特征的研究，因此很難將本研究45 s～5 min的能量供應結(jié)果直接與賽艇相關(guān)文獻進行對比，而只能與這一時段的其他體育項目進行比較。Duffield等人對田徑100 m～3 000 m（持續(xù)時間為約12 s～11.7min）進行了能量供應特征的研究［11-13］，與此同時Spencer和Gastin也對田徑200～1 500 m（持續(xù)時間為約22 s～4 min）進行了類似的研究［30］。此外，Byrnes等人［9］和Nakagaki等人［26］對靜水皮劃艇不同持續(xù)時間（20 s～600 s）全力運動進行了能量供應特征的研究。將本研究的結(jié)果與這些文獻中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行對比（圖4），可以發(fā)現(xiàn)，本研究所得到的有氧和無氧（磷酸原+糖酵解）供能比例都處在文獻報道的范圍內(nèi)，且本研究和文獻的結(jié)果都顯示，隨著全力運動持續(xù)時間的延長，有氧供能比例增加，無氧供能比例下降。然而，一個不可否認的事實是，不同研究得到的相同持續(xù)時間所對應的有氧和無氧供能比例存在一定差異，這可能是由不同的能量供應計算方法［21］、運動方式［2］、訓練水平［7］等因素造成的。

4.2 不同持續(xù)時間全力運動的能量供應量

能量供應比例是3大供能系統(tǒng)能量供應量分別除以總能量供應量（三者之和）的結(jié)果，本研究結(jié)果顯示，隨著全力運動持續(xù)時間的延長，能量供應量方面的變化主要是有氧供能量的增加（圖2），這一變化規(guī)律與文獻中的跑步［11-13，30］和皮劃艇類似［26］。由于現(xiàn)有文獻主要是針對賽艇模擬比賽（6～7 min）的研究，因此，可以對本研究中6.5min全力運動與文獻報道中模擬比賽過程中受試者的相關(guān)能量供應量進行比較。本研究中受試者磷酸原、糖酵解和有氧供能量分別為30.6±16.5 kJ、58.1±22.2 kJ和432.8±51.6 kJ（總供能量為521.5±72.7 kJ）。這其中的磷酸原供能量與資薇報道的某省女子賽艇運動員類似（約450～490 s，約30 kJ［4］），但低于de Campos Mello等人報道的男子賽艇運動員（約400 s，約60 kJ［10］）；其中的糖酵解供能量與資薇和de Campos Mello等人報道的也類似（約50～55 kJ［4，10］）；其中的有氧供能量與資薇報道的相似（約420～460 kJ），但要低于de Campos Mello等人報道的值（約560 kJ［10］）。

本研究受試者為5名女子和6名男子，由于男女受試樣本有限，因此，未將男女運動員分開進行統(tǒng)計，而是將這兩種性別的運動員作為一個整體進行統(tǒng)計和分析，所得到的生理學相關(guān)結(jié)果很可能會介于女性和男性對應的數(shù)值之間。此外，由于能量供應量與最大運動的持續(xù)時間有關(guān)［30］同樣見圖2），持續(xù)時間越長會帶來3大供能系統(tǒng)（專項是有氧供能系統(tǒng)）供能量的增加。資薇的研究對象為某省女子賽艇運動員，其訓練水平與本研究中的女子運動員類似，且其測試的持續(xù)時間為約450～490 s［4］，比本研究的6.5 min要長約60～100 s，本研究樣本中的男性導致的3大供能系統(tǒng)的供能量的偏高與本研究對應的更短的持續(xù)時間導致的3大供能系統(tǒng)的供能量的偏低很可能出現(xiàn)抵銷，造成本研究在這3個指標上與資薇報道的類似。de Campos Mello等人的研究對象為經(jīng)過訓練的男子賽艇運動員［10］，其訓練水平可能比本研究的男性運動員略高，但其測試的持續(xù)時間與本研究類似，因此，本研究中的磷酸原和有氧系統(tǒng)供能量要低于de Campos Mello等人研究所報道的值。而至于二者在糖酵解系統(tǒng)供能量上的相似，則可能是由于de Campos Mello等人研究中受試者偏低的運動后最大血乳酸（約11mM［10］）造成。

圖4 本研究有氧/無氧供能比例與文獻中相關(guān)數(shù)據(jù)對比Figure 4.Comparision of relative aerobic/anaerobic energy contributions from this study with relative data in literatures

4.3 不同持續(xù)時間全力運動的測功儀和生理學指標結(jié)果

本研究對不同持續(xù)時間（45 s、90 s、3.5 min、5 min和6.5 min）賽艇測功儀全力運動進行了能量供應特征的研究，盡管都為全力運動，但是不同持續(xù)時間所對應的強度（如平均速度、平均槳率、平均功率）并不相同（各測功儀指標隨持續(xù)時間的延長變化趨勢一樣，只是個別相鄰持續(xù)時間之間差異不顯著，這可能是樣本量有限導致的），對運動員造成的生理學刺激（如心率、血乳酸和攝氧量）也不相同（表1），這其中就包括與能量供應計算相關(guān)的氧債的快速部分、累積血乳酸和累積攝氧量。本研究中各持續(xù)時間全力運動后的血乳酸與Hartmann等人對前西德賽艇運動員的訓練監(jiān)控結(jié)果類似［18］，6.5 min對應的峰值心率和攝氧量與資薇報道的類似［4］，但略低于de Campos Mello等人的報道值（男子，＞190 bpm，＞5.0l/min）［10］。對于賽艇的訓練實踐來說，這些不同持續(xù)時間對應的測功儀和生理學指標（包括能量供應方面的指標）方面的差異應該成為教練員制定和實施250 m、500 m、1 000 m、1 500 m和2 000 m訓練的理論依據(jù)，不同訓練方法/手段的訓練效果并不簡單是距離的加減（如1 000 m×2=2 000 m）。

4.4 本研究的局限性

本研究盡管呈現(xiàn)了賽艇測功儀不同持續(xù)時間全力運動時的能量供應特征，但本研究的樣本量相對較?。╪= 11），且受試者又是兩種性別組成（女5名，男6名），而男女運動員在測試儀和生理學指標的絕對值方面存在性別差異，這一定程度干擾了與文獻數(shù)值的對比。但是，有限的研究［6，11-13］并沒有發(fā)現(xiàn)性別對能量供應相對值的顯著影響，這使得本研究所得到的不同持續(xù)時間全力運動對應的能量供應比例仍然具有參考價值。

5 研究結(jié)論

1.賽艇測功儀45 s、90 s、3.5 min、5 min和6.5 min（相當于250 m、500 m、1 000 m、1 500 m和2 000 m）的能量供應特征不一樣。更長的持續(xù)時間一方面降低了負荷強度，另一方面增加了對總能量的需求，且這個需求主要靠有氧供能系統(tǒng)來滿足。

2.隨著持續(xù)時間的延長，3大供能系統(tǒng)的供能比例分別由36.8%下降至8.4%（磷酸原），由34.7%下降至10.6%（糖酵解），由28.6%增加至83.2%（有氧供能）。

3.這些結(jié)論將有助于教練員更加清晰地認識賽艇不同持續(xù)時間全力運動的能量供應特征，為教練員合理安排和實施這一類高強度訓練提供理論依據(jù)。

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Energy Contributions in Rowing Time Trials on Ergometer with Different Durations

LI Yong-ming1，2，ZI Wei3，CHEN Xiao-ping4

ObjectiveThe current world rowing training highlights the quality of high intensity training.However，this highlight depends firstly on the knowledge of energy contributions in this kind of training.The aim of this study was to investigate the energy contributions of ergometric rowing time trial with different durations.Methods11（5 females，6 males）trained provincial rowers volunteered to preform 5 time trials on rowing ergometer with different durations（45s，90s，3.5min，5min，and 6.5min）.Portable spirometric system was utilized to measure the ventilatory information during the test.Earlobe blood was taken and analyzed prior to and post the test. The energy contribution was calculated with the method based on fast component of oxygen debt，accumulated blood lactate and oxygen uptake during test.ResultsThe energy contribution from anaerobic alactic，anaerobic lactic，and aerobic system in the five time trails were約30～50kJ，約32～58kJ，and約26～433kJ.The relative aerobic energy contributions were 28.6%±11.4%，47.0%±10.7%，71.6%±5.5%，81.0%±4.2%，and 83.2%±3.1%，correspondingly.Conclusion The profile of energy contributions in different ergometric rowing time trials varies，with higher demand of energy supply in longer time trials，which is predominantly met by aerobic energy system.

rowing；ergometer，energy contribution；high intensity

G804.2

：A

1000-677X（2017）03-0051-07

10.16469/j.css.201703006

2016-08-16；

：2017-02-19

國家體育總局水上運動管理中心課題（HK201400032），國家自然科學基金項目（31500963）。

：黎涌明，男，湖南汨羅人，副教授，博士，博士研究生導師，研究方向為人體運動的動作和能量代謝特征，Tel：（021）51253467，E-mail：59058729@163.com；資薇，湖南衡陽人，講師，博士，研究方向為運動訓練，Tel：（0371）22866474，E-mail：bighuntersee@126.com；陳小平，男，山東武城人，教授，博士，博士研究生導師，研究方向為運動訓練，Tel：（0574）87600227，E-mail：chenxiaoping@ciss.cn。

1.上海體育學院體育教育訓練學院，上海200438；2.上海市人類運動能力開發(fā)與保障重點實驗室，上海200438；3.河南大學體育學院，河南開封475001；4.國家體育總局體育科學研究所，北京100061。

1.Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.Shanghai Key Lab of Human Performance，Shanghai200438，China；3.HenanUniversity，Kaifeng 475001，China；4.China Institute of Sport Science，Beijing 100061，China.