劉 帥 吳海英 李佳遙

定向運(yùn)動(dòng)員12分鐘跑中能量消耗的動(dòng)態(tài)研究*

劉 帥1吳海英1李佳遙2

（1太原工業(yè)學(xué)院 體育系，山西 太原 030008；2大同大學(xué) 體育學(xué)院，山西 大同 037009）

通過(guò)人體成分分析儀篩選受試者，采用運(yùn)動(dòng)能耗儀WGT3X-BT對(duì)18名定向運(yùn)動(dòng)員12分鐘跑中能耗監(jiān)測(cè)，運(yùn)動(dòng)即刻使用尿檢儀檢測(cè)尿蛋白驗(yàn)證疲勞狀態(tài)，準(zhǔn)確高效評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，幫助其提高有氧耐力水平。結(jié)論：通過(guò)尿檢及能耗數(shù)值均驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)員12分鐘跑達(dá)到力竭狀態(tài)，在第2分鐘、第4分鐘、第9分鐘開(kāi)始峰值波動(dòng)大，意味著動(dòng)作幅度、疲勞程度的不同，證明三大供能占比的不同，據(jù)此提出12分鐘跑前的訓(xùn)練和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充計(jì)劃，以提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。

12分鐘跑；能量消耗；加速度傳感器；運(yùn)動(dòng)員

人體運(yùn)動(dòng)能耗是了解身體活動(dòng)水平及效果的重要指標(biāo)，加速度計(jì)可準(zhǔn)確記錄身體活動(dòng)類(lèi)型、頻率和時(shí)間，直觀反映運(yùn)動(dòng)能耗，具有客觀便捷、對(duì)受試者干擾性小等優(yōu)點(diǎn)，Actigraph加速度傳感器對(duì)跑步等位移活動(dòng)的測(cè)量準(zhǔn)確度更高。12分鐘跑是評(píng)定人體體能級(jí)別的快捷方式，分析運(yùn)動(dòng)員12分鐘跑能耗，對(duì)提高運(yùn)動(dòng)員中長(zhǎng)跑能量?jī)?chǔ)備、技戰(zhàn)術(shù)水平和賽前營(yíng)養(yǎng)準(zhǔn)備具有指導(dǎo)意義。本文選取符合條件的受試者進(jìn)行12分鐘跑測(cè)試，記錄每分鐘能耗數(shù)值；運(yùn)動(dòng)即刻收集尿液樣本，檢測(cè)是否達(dá)到力竭狀態(tài)；提取數(shù)值進(jìn)行繪圖，分析力竭運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的消耗趨勢(shì)，結(jié)合實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)分析原因，找出提高成績(jī)的訓(xùn)練方案和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充計(jì)劃，旨在為科學(xué)指導(dǎo)定向運(yùn)動(dòng)員科學(xué)訓(xùn)練提供依據(jù)。

1 研究對(duì)象

選取太原工業(yè)學(xué)院體育系體態(tài)勻稱(chēng)、骨盆、踝關(guān)節(jié)維度小、體重較輕的18名定向隊(duì)員（男10人、女8人）為研究對(duì)象，且研究對(duì)象的身高、體脂等經(jīng)體成分分析儀檢測(cè)符合要求，測(cè)試前均做詳細(xì)的調(diào)查，訓(xùn)練時(shí)間1年以上，生理無(wú)異常狀況，且都愿意嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)流程。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

將實(shí)驗(yàn)對(duì)象分男、女兩組，由于相同速度下跑臺(tái)和場(chǎng)地走、跑的能耗差異大，直接測(cè)量場(chǎng)地走、跑的能量消耗能反映日常體育健身活動(dòng)的真實(shí)狀況，采用實(shí)際場(chǎng)地測(cè)驗(yàn)，在工作人員指導(dǎo)下將加速度傳感器固定于受試者最接近人體質(zhì)心的右側(cè)髂前上棘部位，測(cè)量其12分鐘跑的能耗動(dòng)態(tài)變化。發(fā)令槍聲響起后開(kāi)始計(jì)時(shí)，要求每名運(yùn)動(dòng)員在12分鐘內(nèi)跑到力竭，即刻收集受試者運(yùn)動(dòng)尿液樣本，采用尿檢儀檢測(cè)尿蛋白，驗(yàn)證疲勞狀態(tài)，而后計(jì)算每分鐘消耗的梅脫值并繪制出折線(xiàn)圖，分析其在初始階段、中途及結(jié)尾的能耗特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 身體成分主要指標(biāo)

表1 男女受試者身體成分檢測(cè)結(jié)果

身高（cm）體重（kg）腰臀比身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）體脂肪率（BF%） 男175.60±4.2062.07±4.760.85±0.0220.12±1.3811.15±2.82 女163.25±3.3355.99±4.790.80±0.0221±1.7925.08±3.74

世界衛(wèi)生組織(WHO)指出：亞洲人標(biāo)準(zhǔn)BMI值范圍在18.5-23之間；健康男性的腰臀比平均為0.85-0.90，女性平均為0.75-0.80。耐力運(yùn)動(dòng)員和其他運(yùn)動(dòng)員相比，絕對(duì)和相對(duì)體脂含量較低，含量過(guò)多對(duì)運(yùn)動(dòng)有消極影響，成績(jī)和體脂百分比呈負(fù)相關(guān)，體脂率在5％-10%為優(yōu)秀，一般男性運(yùn)動(dòng)員BF%在6%-13%，女性在14%-20%：由表1可知，受試者BMI指數(shù)正常，男性腰臀比和BF%符合普通運(yùn)動(dòng)員標(biāo)準(zhǔn)，女性體脂、腰臀比偏高。

3.2 測(cè)試中能量消耗

表2 受試者測(cè)試結(jié)果

跑步成績(jī)（m）MET Rate訓(xùn)練即刻尿檢(g/L)次日晨檢（g/L） 男3200±156.357.39±1.070.79±0.340.63±0.39 女2625±166.909.31±0.920.74±0.360.69±0.43

表3 人體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度劃分（METs）

輕中等重很重 男1.6-3.94.0-5.96.0-7.98.0-9.9 女1.2-2.72.8-4.34.4-5.96.0-7.5

肯尼斯·庫(kù)珀博士指出12分鐘跑，30歲以下男子2800m以上，女子2600m以上為優(yōu)秀，表2顯示所測(cè)運(yùn)動(dòng)員平均跑步距離達(dá)標(biāo)。梅脫（METs）與人體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度呈正相關(guān)，基于梅脫的人體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度劃分，男生平均值在7.39，女生平均值在9.31，由表3可見(jiàn)，受試者在規(guī)定時(shí)間內(nèi)均達(dá)到生理負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。由于使用加速度計(jì)測(cè)定熱量消耗會(huì)在將近10 METs的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)達(dá)到停滯期而低估高強(qiáng)度時(shí)的熱量消耗，為保持實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性，還應(yīng)根據(jù)尿檢結(jié)果驗(yàn)證賽后狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)后蛋白質(zhì)分解增大，在尿中能檢測(cè)出蛋白，出現(xiàn)尿蛋白陽(yáng)性，提示機(jī)體可能出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，由圖2看出，受試者訓(xùn)練即刻和次日晨檢均檢測(cè)出尿蛋白，判定受試者出現(xiàn)疲勞，所以繪制的12分鐘內(nèi)每分鐘的動(dòng)態(tài)變化可真實(shí)反映學(xué)生能量變化，具有顯著的研究意義。

3.3 能量消耗的動(dòng)態(tài)變化

3.3.1總能耗曲線(xiàn)分析

運(yùn)動(dòng)員起跑前呈站立姿勢(shì)，當(dāng)人體處于靜止站立狀態(tài)時(shí)也有加速度，速度計(jì)也會(huì)檢測(cè)出能量消耗，故圖1開(kāi)始時(shí)間能耗非0。賽后不能立即坐躺，應(yīng)做些有氧運(yùn)動(dòng)，防止重力性休克，也有利于機(jī)體恢復(fù)，所以12分鐘后能耗也不為0。由圖1得知全體受試者能耗在第2和4分鐘變動(dòng)明顯，2-3分鐘呈現(xiàn)抬升趨勢(shì)，至第4分鐘上升到一個(gè)平臺(tái)期，8-9分鐘普遍有所變化，運(yùn)動(dòng)后期部分受試者呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖1 受試者M(jìn)ET Rate消耗折線(xiàn)圖

3.3.2男生能耗分析

圖2 為男生12分鐘跑MET Rate散點(diǎn)圖

圖2為男生跑步MET消耗圖，前兩分鐘由高變低，而后緩慢抬升至平臺(tái)期，測(cè)試中后期又緩慢下降。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)記錄可以得出，受試者在前1分鐘的時(shí)候起跑瞬間加速，搶彎道處未全力沖刺故下降，第2分鐘的時(shí)候已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)第一、二梯隊(duì)分化，專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員比賽中會(huì)根據(jù)參賽隊(duì)員實(shí)力分析自己在賽中的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)和不足而確定戰(zhàn)術(shù)方法。中長(zhǎng)跑比賽中擅長(zhǎng)終點(diǎn)沖刺者常選擇跟隨跑，而耐力較強(qiáng)者會(huì)更多選擇領(lǐng)先跑戰(zhàn)術(shù)。M5運(yùn)動(dòng)員在彎道搶跑，所用動(dòng)作幅度會(huì)很大，起始階段消耗的卡路里直線(xiàn)上升又立馬調(diào)整速度降了下來(lái)。前3分鐘第一集團(tuán)能耗逐漸遞增，第二集團(tuán)速度明顯下降，3-4分鐘受試者能耗攀升逐漸趨同，前4分鐘的能耗遠(yuǎn)小于平均值，第4分鐘后出現(xiàn)變化，此時(shí)受試者開(kāi)始有疲勞感，耐力性運(yùn)動(dòng)員應(yīng)用較高的平均速度通過(guò)全程，所以4-9分鐘多數(shù)運(yùn)動(dòng)員能量消耗在平緩期，需要注意的是，剛開(kāi)始在第2分鐘分化出的第1集團(tuán)在第4分鐘后能量消耗處于下行，而第2集團(tuán)經(jīng)過(guò)第2分鐘的蟄伏調(diào)整后能耗逐漸增高，且運(yùn)動(dòng)保持在中高速水平。

3.3.3女生能耗分析

圖3 女生12分鐘跑MET Rate散點(diǎn)圖

圖3顯示前兩分鐘女生上升趨勢(shì)明顯，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄可看出，她們起跑準(zhǔn)備階段身體前傾，動(dòng)作幅度很大，故此加速度儀記錄的能耗很大，起點(diǎn)相對(duì)男生來(lái)說(shuō)較高，而且均有搶道動(dòng)作，步伐頻率相差不大意味著整體能耗趨勢(shì)類(lèi)似，并無(wú)明顯太高或太低者，所以她們的能量消耗呈現(xiàn)迅速提升趨勢(shì)。第2分鐘后每人的METs開(kāi)始有所分化，女生跑步梯隊(duì)分布較穩(wěn)定，前后位置變化小，相較于男生而言，第2分鐘后上升到平穩(wěn)期，最后沖刺階段能耗差異大，部分受試者迅速下降，可以推測(cè)出在跑步前期和中期并未合理安排體力導(dǎo)致最后未能成功加速致使速度降低，而大部分受試者在第11分鐘后MET消耗緩慢下降，可以看出跑步動(dòng)作的幅度和頻率已經(jīng)慢了下來(lái)，均出現(xiàn)不同程度的減速，這與起始階段沖刺搶道迅速消耗體力從而過(guò)早進(jìn)入平穩(wěn)期也有直接關(guān)系，由此可以看出部分女性受試者在測(cè)試中除了能量補(bǔ)充方面未準(zhǔn)備充足，在戰(zhàn)術(shù)安排上也有所欠缺。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

身體成分顯示男生均符合運(yùn)動(dòng)員標(biāo)準(zhǔn)，女生BMI偏高，會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)產(chǎn)生不利影響；運(yùn)動(dòng)即刻和次日清晨均檢測(cè)出尿蛋白，說(shuō)明機(jī)體耗能多、負(fù)荷大，應(yīng)提高體能儲(chǔ)備；男女生在第2、4、9分鐘后均出現(xiàn)明顯波動(dòng)，說(shuō)明位移、體態(tài)向量發(fā)生改變，人體供能方式進(jìn)行了轉(zhuǎn)換；男生全程起伏大而能耗高，意味著技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用較多；女生能耗表現(xiàn)平穩(wěn)，次日尿檢結(jié)果升高，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)重且在比賽過(guò)程中不善于進(jìn)行變動(dòng)；女生前6分鐘能耗比男生大，在中后期的能耗提前下降，意味著在跑步技巧、訓(xùn)練方式和身體素質(zhì)方面有待提升。

4.2 建議

4.2.1供能代謝方面

全部受試者能耗不同時(shí)間段均有不同特征，意味著供能方式在運(yùn)動(dòng)中有了改變。人體三大供能系統(tǒng)按不同比例為機(jī)體供能，18名測(cè)試者的12分鐘跑屬于周期性耐力項(xiàng)目，是長(zhǎng)時(shí)間遞增負(fù)荷的有氧運(yùn)動(dòng)，隨著運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度的增加逐步從無(wú)氧混合代謝向以有氧供能為主的混合代謝過(guò)渡，意味著脂肪的動(dòng)用只能在運(yùn)動(dòng)中后期出現(xiàn)，后期沖刺階段仍由糖來(lái)供能，所以定向運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)訓(xùn)練中應(yīng)多注意通過(guò)訓(xùn)練延長(zhǎng)每個(gè)系統(tǒng)供能時(shí)間，可采用變速跑、間歇跑等訓(xùn)練方法提高自身有氧耐力，還應(yīng)注意賽前 3-7 天前進(jìn)行非力竭性高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，然后逐步減小訓(xùn)練負(fù)荷使機(jī)體代謝恢復(fù)到最佳狀態(tài)。

4.2.2體能儲(chǔ)備方面

女生在12分鐘跑中期能耗處于下行，后期能耗下降速度快，身體已提前達(dá)到疲乏期。耐力水平較高的運(yùn)動(dòng)員肌肉動(dòng)員脂肪的能力較強(qiáng)，男生全程波動(dòng)大、能耗高，女生中期平穩(wěn)卻后期乏力，都說(shuō)明運(yùn)動(dòng)中所需能量較多，所以提前增加身體糖原和脂肪儲(chǔ)備至關(guān)重要。運(yùn)動(dòng)即刻和次日清晨均檢測(cè)出尿蛋白，應(yīng)注意無(wú)機(jī)鹽、水、能提高血紅蛋白含量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的補(bǔ)充，在賽前三天的膳食主要以多糖類(lèi)為主，輔以少量高糖類(lèi)食物可使肌糖原儲(chǔ)量超量恢復(fù)；比賽當(dāng)天食用易消化食物，適當(dāng)補(bǔ)充含鉀食物，可強(qiáng)化肌肉力量和耐力；賽前1-2小時(shí)和10-15分鐘間隔補(bǔ)水，堅(jiān)持少量多次原則，防止運(yùn)動(dòng)性脫水。

4.2.3技戰(zhàn)術(shù)方面

合理地安排體力，采用適合自己的戰(zhàn)術(shù)。女生的技戰(zhàn)術(shù)安排稍顯不足，一開(kāi)始的猛沖會(huì)急劇消耗體力，致使后勁不足，成績(jī)低下，應(yīng)把體力留到最后200米。在比賽中要根據(jù)場(chǎng)地、氣候、風(fēng)向、環(huán)境等量身定做屬于自己的戰(zhàn)術(shù)方案。一般耐力好的運(yùn)動(dòng)員常用領(lǐng)先跑；速度好的多采用跟隨跑；為了擺脫對(duì)手還可采用變速跑。最后的沖刺階段往往會(huì)決定運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)，所以要把握好時(shí)機(jī)，以及加強(qiáng)最后沖刺能力的訓(xùn)練。

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Dynamic Study of Energy Consumption in the Oriented Athletes' 12-Minute Run

LIU Shuai, etal.

（Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, Shanxi, China）

太原工業(yè)學(xué)院2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目WK2018058。

劉帥（1996—），本科生，研究方向：戶(hù)外體育。