何美婷，張培珍，洪 平

目前健康問(wèn)題頻發(fā)，如糖尿病或糖尿病前期高發(fā)、心血管危險(xiǎn)事件多發(fā)、更多的人群加入超重或肥胖的行列，主要是由機(jī)體飲食結(jié)構(gòu)不合理及缺乏活動(dòng)所致，如靜坐少動(dòng)[1]、缺乏體育運(yùn)動(dòng)[2]、電子產(chǎn)品使用增多、過(guò)多攝入高鹽高脂食物等[3]，也就造成機(jī)體能量攝入高于能量支出，破壞了體內(nèi)的能量平衡。

由于體育運(yùn)動(dòng)在慢性病的預(yù)防和治療方面效果顯著，因而許多學(xué)者致力于研究運(yùn)動(dòng)與能耗之間的關(guān)聯(lián)性[4]，特別是，我們?nèi)粘Ｉ钪斜阌陂_(kāi)展的運(yùn)動(dòng)在提高機(jī)體代謝率領(lǐng)域的研究。然而，這類(lèi)研究大多僅在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，缺乏在場(chǎng)地或現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景中的相關(guān)研究[5]。

在眾多運(yùn)動(dòng)中，最方便且易實(shí)施的運(yùn)動(dòng)方式就是步行，利用好步行運(yùn)動(dòng)就可達(dá)到有效控制體重的目的[6]。步行的強(qiáng)度由速度和負(fù)重決定。在生活中隨處可見(jiàn)各種形式的負(fù)重步行，但是對(duì)于這種常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)形式的能耗研究屈指可數(shù)，用步行指導(dǎo)人群健身方面缺少相關(guān)的研究數(shù)據(jù)支撐。因而，本研究系統(tǒng)地測(cè)定成年男性在負(fù)重不同、速度不同的情況下步行時(shí)的能量消耗參數(shù)，探討和分析兩種體重分類(lèi)下的男性在不相同的速度和負(fù)重條件下行走時(shí)能量消耗的變化特征，為指導(dǎo)不同強(qiáng)度步行提供科學(xué)依據(jù)，也可為以步行運(yùn)動(dòng)為主的有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練者提供科學(xué)指導(dǎo)，對(duì)以步行運(yùn)動(dòng)為減重方式的超重人群提供了可參考的研究數(shù)據(jù)。這對(duì)于指導(dǎo)正常體重和超重人群在量化能量消耗的基礎(chǔ)上科學(xué)地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)健身具有重要意義。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象的篩選過(guò)程為:

(1)初篩:填寫(xiě)健康問(wèn)卷，評(píng)估其健康風(fēng)險(xiǎn)及采集受試者有效信息。充分了解受試者日常生活中的活動(dòng)或運(yùn)動(dòng)情況，睡眠及飲食狀況，吸煙飲酒情況，疾病及用藥情況等，第一輪篩出達(dá)標(biāo)的受試者。

(2)第一輪篩選結(jié)束后，進(jìn)入健康檢測(cè)環(huán)節(jié)，測(cè)定其靜態(tài)收縮壓和舒張壓、靜態(tài)心率和靜態(tài)心電圖，測(cè)量目前的體重和身高；檢查血常規(guī)、肝腎功能、甲狀腺功能等。診斷為貧血、甲狀腺功能異常、肝腎功能異常的受試者將被排除在外。

合格的研究對(duì)象標(biāo)準(zhǔn)如下:正常飲食行為；健康狀況良好；身體檢測(cè)指標(biāo)正常；可以正常參與體力活動(dòng)；目前沒(méi)有服用特殊的藥物從而引起機(jī)體代謝異?；虍a(chǎn)生改變；具有穩(wěn)定的體重；未受過(guò)競(jìng)走方面的相關(guān)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。

共有50 名20～30 歲的男性參加了本研究，剔除4 位不符合本試驗(yàn)要求的受試者，最終完成全部測(cè)試者為46 位?；隗w重指數(shù)(BMI)分組，其中正常體重組為25 人，BMI 為18.5～23.9 kg/m2；超重組18 人，BMI 為24.0～27.9 kg/m2?；厩闆r見(jiàn)表1。

表1 研究對(duì)象的基本情況()Table 1 Basic information of subjects

表1 研究對(duì)象的基本情況()Table 1 Basic information of subjects

注:與正常體重組相比,^P<0.05,^^P<0.01。

1.2 研究方法

1.2.1 靜息能耗測(cè)定

本研究所有的測(cè)試均是通過(guò)德國(guó)Cortex MetaMax 3B 氣體代謝分析儀完成。

在安靜能耗測(cè)試前一晚至測(cè)試時(shí)要保證良好的休息和禁食12 h。特別提醒受試者在測(cè)試前一天不能進(jìn)行劇烈的活動(dòng)，不能飲用和服用對(duì)能量代謝產(chǎn)生影響的藥物、酒或者咖啡，禁止吸煙。測(cè)試是在安靜且室溫恒定(20～25 ℃)的房間內(nèi)進(jìn)行。

在測(cè)試開(kāi)始前，由實(shí)驗(yàn)員給受試者正確佩戴好特定的呼吸面罩和心率帶，然后以舒適的仰臥體位平靜地躺15 min左右，且禁止身體活動(dòng)和有言語(yǔ)行為。當(dāng)觀測(cè)到受試者的攝氧量(?VO2) 呈現(xiàn)平穩(wěn)變化趨勢(shì)時(shí)(變異系數(shù)不能超過(guò)10%)，開(kāi)始收集15 min 的攝氧量的數(shù)據(jù)，并選擇5 min 處于平穩(wěn)變化的數(shù)據(jù)，作為安靜時(shí)攝氧量。

1.2.2 負(fù)重步行時(shí)能耗測(cè)定

負(fù)重步行能耗測(cè)試前一天不能進(jìn)行劇烈的活動(dòng)，不能飲用和服用對(duì)能量代謝產(chǎn)生影響的藥物、酒或者咖啡，禁止吸煙。測(cè)試是在北京市某大學(xué)室溫恒定(20～25℃)的室內(nèi)場(chǎng)地進(jìn)行的，設(shè)定步行的速度為4.0、5.0、6.0 km/h；負(fù)重形式為背包負(fù)重，設(shè)定步行的負(fù)重為:0、1、2、3、4、5 kg。

本研究的場(chǎng)地設(shè)定為(5 +15) m×2 的長(zhǎng)方形場(chǎng)地，將8個(gè)彩色標(biāo)志桶放在每5 m 的位置處。通過(guò)便攜式儀器實(shí)時(shí)測(cè)量所需指標(biāo)，并由訓(xùn)練有素的助走員引導(dǎo)受試者行走，按音頻節(jié)奏的提示沿標(biāo)志好的場(chǎng)地外側(cè)以恒定的速度步行。受試者合適的步行節(jié)奏是每次音頻提示時(shí)完成5 m 的距離。每一級(jí)速度的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為6 min，每一級(jí)運(yùn)動(dòng)后取坐位進(jìn)行休息，以便受試者在每級(jí)測(cè)試后各項(xiàng)指標(biāo)能夠恢復(fù)至安靜狀態(tài)時(shí)的水平。待人體監(jiān)測(cè)指標(biāo)恢復(fù)后，再進(jìn)行下一級(jí)強(qiáng)度的測(cè)試。每一級(jí)運(yùn)動(dòng)后第5～6 min 的?VO2和二氧化碳呼出量(VCO2)的數(shù)據(jù)為本研究所需數(shù)據(jù)，計(jì)算出它們的平均值，根據(jù)公式求出總的能量消耗。再用總的能量消耗與安靜時(shí)靜息能耗的差值求出運(yùn)動(dòng)時(shí)的凈能量消耗。

1.2.3 最大攝氧量測(cè)定

穿戴好便攜式儀器并選擇改良Bruce 跑臺(tái)程序進(jìn)入測(cè)試，得到最大攝氧量(?VO2max)。在測(cè)試期間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?VO2和?VCO2的變化，記錄每1 min 結(jié)束時(shí)的心率及每3 min 的收縮壓和舒張壓，評(píng)估并記錄受試者在每個(gè)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下的主觀疲勞感覺(jué)(rating of Perceived exertion，RPE)。

當(dāng)達(dá)到以下一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)及以上即可終止試驗(yàn):(1)攝氧量值處于平臺(tái)期；(2)呼吸商超過(guò)1.1；(3)心率處于最大心率(HRmax)穩(wěn)定期，或者達(dá)到的心率與HRmax 相差<10 次/min；主觀感覺(jué)非常吃力或力竭(RPE 為19～20)。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

本研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016 與SPSS 18.0 處理分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)正態(tài)分布、方差齊性檢驗(yàn)，采用平均值和標(biāo)準(zhǔn)差()的組合形式表述。獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)用于比較本研究的兩組男性指標(biāo)之間的差異。多因素方差分析用于分別比較本研究的兩組內(nèi)指標(biāo)之間的差異。P<0.05 為存在差異。

2 研究結(jié)果

2.1 研究對(duì)象基本情況

表2 顯示，兩組間安靜時(shí)攝氧量、安靜時(shí)CO2呼出量和安靜時(shí)能耗不存在差異；體重正常者的最大攝氧量明顯高于超重者。

表2 研究對(duì)象的安靜時(shí)指標(biāo)和最大攝氧量()Table 2 Resting indexes and Maximal oxygen uptake of subjects

表2 研究對(duì)象的安靜時(shí)指標(biāo)和最大攝氧量()Table 2 Resting indexes and Maximal oxygen uptake of subjects

注:與正常體重組相比,^P<0.05。

2.2 正常體重組與超重組負(fù)重步行時(shí)攝氧量的比較

2.2.1 正常體重組在負(fù)重步行時(shí)攝氧量的情況

圖1 顯示，通過(guò)不同速度與負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，發(fā)現(xiàn)以相同的速度、不同的負(fù)荷重量行走時(shí)，正常體重組的攝氧量沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的變化；而以不同的速度、不同的負(fù)荷重量下行走時(shí)，攝氧量發(fā)生了明顯的改變。當(dāng)以6 km/h的速度、5 kg 的負(fù)荷行走時(shí)，攝氧量達(dá)到最高值；當(dāng)以4 km/h 的速度、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)，攝氧量處于最低水平。

2.2.2 超重組在負(fù)重步行時(shí)攝氧量的情況

通過(guò)不同速度與負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)速度為6 km/h、負(fù)荷重量為5 kg 與速度為6 km/h、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)超重組的攝氧量存在差異；當(dāng)以其他相同的速度水平、不同的負(fù)荷情況下行走時(shí)，該組的攝氧量不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；當(dāng)以不同的速度、不同的負(fù)荷重量行走時(shí)，該組的攝氧量有明顯差異。當(dāng)以6 km/h 的速度、5 kg 的負(fù)荷行走時(shí)，攝氧量達(dá)到最高值(見(jiàn)圖1)。

2.2.3 正常體重組與超重組負(fù)重步行時(shí)攝氧量的比較

當(dāng)步行速度為4 km/h、負(fù)荷重量為2 kg 時(shí)，兩組間行走時(shí)的攝氧量具有明顯不同，前者顯著高于后者，當(dāng)以其他相同的速度與負(fù)荷強(qiáng)度下行走時(shí)，兩組間的攝氧量只有數(shù)值上的不同，卻沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義(見(jiàn)圖1)。

圖1 負(fù)重步行時(shí)正常體重組與超重組攝氧量的情況(ml/kg/min)Figure 1 Oxygen uptake during walking with load in normal weight group and overweight group

當(dāng)背包負(fù)重不同的重量行走時(shí)，兩組的攝氧量跟隨速度的增加而逐漸增加。當(dāng)速度處于不同水平時(shí)，兩組行走時(shí)產(chǎn)生的攝氧量與負(fù)荷重量的增加關(guān)系不大，而速度的變化能夠引起兩組攝氧量更敏感的變化。

2.3 正常體重組與超重組負(fù)重步行時(shí)能量消耗的比較

2.3.1 正常體重組在負(fù)重步行時(shí)能量消耗的情況

圖2 為不同速度與負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)速度5 km/h 且分別負(fù)重1、3、4 kg 與速度5 km/h、負(fù)重為0 行走時(shí)比較，還有當(dāng)速度4 km/h 且分別負(fù)重1、2、5 kg 與速度4 km/h、負(fù)重為0 行走時(shí)比較，及當(dāng)速度6 km/h 且分別負(fù)重2、5 kg 與速度6 km/h、負(fù)重為0 行走時(shí)比較，正常體重組的能量消耗存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；當(dāng)以其余相同的速度、不同負(fù)荷強(qiáng)度行走時(shí)，該組的能量消耗不存在差異；當(dāng)處于不同速度、不同負(fù)荷的水平行走時(shí)，該組的能量消耗具有明顯不同。當(dāng)以6 km/h 的速度、5 kg 的負(fù)荷行走時(shí)，能量消耗達(dá)到最高值；當(dāng)以4 km/h 的速度、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)，能量消耗處于最低水平。

2.3.2 超重組在負(fù)重步行時(shí)能量消耗的情況

通過(guò)對(duì)不同速度與負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)速度為6 km/h、負(fù)荷重量為1、2、3 kg 與速度為6 km/h、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)比，超重組的能量消耗存在差異；當(dāng)以其他相同的速度水平、不同的負(fù)荷情況下行走時(shí)，該組的能量消耗不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；當(dāng)以不同的速度、不同的負(fù)荷重量行走時(shí)，該組的能量消耗出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。當(dāng)以6 km/h 的速度、3 kg 的負(fù)荷行走時(shí)，能量消耗達(dá)到最高值；當(dāng)以4 km/h 的速度、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)，能量消耗處于最低水平(見(jiàn)圖2)。

2.3.3 正常體重組與超重組負(fù)重步行時(shí)能量消耗的比較

當(dāng)步行速度為4 km/h、負(fù)荷重量為0、1、2、3、4 kg 時(shí)，以及速度為5 km/h、負(fù)荷為2、4、5 kg 時(shí)，兩組間行走時(shí)的能量消耗有明顯不同，前者顯著低于后者，當(dāng)以其他相同的速度與負(fù)荷強(qiáng)度下行走時(shí)，兩組間的能量消耗只有數(shù)值上的不同，然而這種差異并不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義(見(jiàn)圖2)。

圖2 負(fù)重步行時(shí)正常體重組和超重組能量消耗的情況(kcal/min)Figure 2 Energy consumption during walking with load in normal weight group and overweight group

當(dāng)背包負(fù)重不同的重量行走時(shí)，兩組的能量消耗跟隨速度的增加而逐漸增加。當(dāng)速度處于不同水平時(shí)，兩組行走時(shí)產(chǎn)生的能量消耗與負(fù)荷重量的增加關(guān)系不大，而速度的變化能夠引起兩組能量消耗更敏感的變化。

2.4 正常體重組與超重組負(fù)重步行時(shí)的凈能量消耗比較

2.4.1 正常體重組在負(fù)重步行時(shí)的凈能量消耗情況

通過(guò)不同速度與負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)速度為4 km/h、負(fù)荷重量為5 kg 行走與速度為4 km/h、負(fù)荷為0 kg行走時(shí)比，以及當(dāng)速度為6 km/h、負(fù)荷重量為5 kg 行走與速度為6 km/h、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)比，正常體重組的凈能量消耗存在明顯不同；在其他速度相同、負(fù)荷不同水平行走時(shí)，正常體重組的凈能量消耗沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；以不同的速度、不同的負(fù)荷重量下行走時(shí)，凈能量消耗發(fā)生了明顯的改變。當(dāng)以6 km/h 的速度、5 kg 的負(fù)荷行走時(shí)，凈能量消耗達(dá)到最高值；當(dāng)以4 km/h 的速度、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)，凈能量消耗處于最低水平(見(jiàn)圖3)。

圖3 負(fù)重步行時(shí)正常體重組和超重組凈能量消耗的情況(kcal/min)Figure 3 Net energy consumption during walking with load in normal weight group and overweight group

2.4.2 超重組在負(fù)重步行時(shí)凈能量消耗的情況

通過(guò)不同速度與負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，當(dāng)速度為6 km/h、負(fù)荷重量為3 kg 與速度為6 km/h、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)的凈能量消耗，超重組的指標(biāo)存在差異；當(dāng)以其他相同的速度水平、不同的負(fù)荷情況下行走時(shí)，該組的凈能量消耗不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；當(dāng)以不同的速度、不同的負(fù)荷重量行走時(shí)，該組的凈能量消耗出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。當(dāng)以6 km/h 的速度、3 kg的負(fù)荷行走時(shí)，凈能量消耗達(dá)到最高值；當(dāng)以4 km/h 的速度、無(wú)負(fù)荷行走時(shí)，凈能量消耗處于最低水平(見(jiàn)圖3)。

2.4.3 正常體重組與超重組負(fù)重步行時(shí)凈能量消耗的比較

如圖3 所示，當(dāng)步行速度為4 km/h、負(fù)荷重量為0、1、3、4 kg，以及速度為5 km/h、負(fù)荷為2 kg 時(shí)，兩組間行走時(shí)的凈能量消耗具有明顯不同，前者顯著低于后者，當(dāng)以其他相同的速度與負(fù)荷強(qiáng)度下行走時(shí)，兩組間的凈能量消耗只有數(shù)值上的不同，并不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著性的差異。

當(dāng)背包負(fù)重不同的重量行走時(shí)，兩組的凈能量消耗跟隨速度的增加而逐漸增加。當(dāng)速度處于不同水平時(shí)，兩組行走時(shí)產(chǎn)生的凈能量消耗與負(fù)荷重量的增加關(guān)系不大，而速度的變化能夠引起兩組凈能量消耗更敏感的變化。

2.5 正常體重組與超重組在負(fù)重步行時(shí)的心率比較

2.5.1 正常體重組在負(fù)重步行時(shí)心率的情況

圖4 為不同的速度與不同的負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，發(fā)現(xiàn)以相同的速度、不同的負(fù)荷重量行走時(shí)，正常體重組的心率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的變化；而以不同的速度、不同的負(fù)荷重量下行走時(shí)，心率發(fā)生了明顯的改變。當(dāng)以6 km/h 的速度、5 kg 的負(fù)荷行走時(shí)，心率達(dá)到最高值。

2.5.2 超重組在負(fù)重步行時(shí)心率的情況

通過(guò)不同速度與負(fù)荷組合間的兩兩對(duì)比，發(fā)現(xiàn)以相同的速度、不同的負(fù)荷重量行走時(shí)，超重組的心率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的變化；而以不同的速度、不同的負(fù)荷重量下行走時(shí)，心率發(fā)生了明顯的改變。當(dāng)以6 km/h 的速度、4 kg 和5 kg 的負(fù)荷行走時(shí)，心率達(dá)到最高值(見(jiàn)圖4)。

圖4 負(fù)重步行時(shí)正常體重組和超重組心率的情況(次/min)Figure 4 Heart rate during walking with load in normal weight group and overweight group

2.5.3 正常體重組與超重組負(fù)重步行時(shí)心率的比較

如圖4 所示，當(dāng)以相同的速度與負(fù)荷強(qiáng)度下行走時(shí)，兩組間的心率只有數(shù)值上的不同，并不存在顯著差異。當(dāng)背包負(fù)重不同的重量行走時(shí)，兩組的心率跟隨速度的增加而逐漸增加。當(dāng)速度處于不同水平時(shí)，兩組行走時(shí)產(chǎn)生的心率與負(fù)荷重量的增加關(guān)系不大，而速度的變化能夠引起兩組心率更敏感的變化。

3 分析與討論

為了貼近真實(shí)狀況的步行環(huán)境，本文采用室內(nèi)場(chǎng)館的場(chǎng)地及小重量的負(fù)荷進(jìn)行負(fù)重行走的測(cè)試，測(cè)定成年男性在負(fù)重不同、速度不同的情況下步行時(shí)的能量消耗參數(shù)，探討和分析兩種體重分類(lèi)下的男性在不相同的速度和負(fù)重條件下行走時(shí)能量消耗的變化特征。

3.1 體重與負(fù)重步行時(shí)的能量消耗

在本研究中，受試者分為正常體重組的男性和超重組的男性，在相同速度、相同負(fù)荷重量水平下比較兩組行走期間的能量消耗的改變狀況，結(jié)果表明，超重的人負(fù)重步行時(shí)產(chǎn)生的能量消耗和凈能量消耗要高于正常體重的人。21 世紀(jì)初Browning[6]等在其研究中論證了體重與能耗的關(guān)系，該研究以20 名男性(10 名正常體重，20.6 ±1.3 歲；10 名肥胖，25.6 ±7.0 歲)和19 名女性(10 名為正常體重，27 ±6 歲；9名為肥胖者，25 ±7 歲)為研究的受試者，測(cè)量這39 位男性和女性以速度分別為1.8、2.7、3.6、4.5、5.4、6.3 km/h 在跑步機(jī)上步行時(shí)的?VO2、?VO2max、?VCO2以及最佳的步行速度，此研究的結(jié)果表明，肥胖的男性和女性行走時(shí)的凈代謝率比正常體重的男性和女性高了10%，因而需消耗的能量也更多。隨后，2013 年Browning[7]等學(xué)者發(fā)布了新的研究結(jié)果，以19 名體重正常的女性(22.8 ±3.6 歲)和32 名肥胖的女性(28.5 ±7.6 歲)為該研究的受試者，測(cè)量她們分別以1.8、2.7、3.6、4.5、5.4、6.3 km/h 的速度及-3°、0°、6°、9°的坡度下組合步行時(shí)的攝氧量、生物力學(xué)方面相關(guān)的數(shù)據(jù)變化，算出在不同速度、不同坡度的情況下步行時(shí)，兩組的代謝率和步幅動(dòng)力學(xué)的變化，并探討凈代謝率與下肢重量之間的關(guān)系，結(jié)果表明與正常體重組相比，肥胖組消耗的能量更多；下肢重量不同，凈代謝率會(huì)有不同。在本研究中，研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)體重決定了運(yùn)動(dòng)期間的能量消耗的變化趨勢(shì)，超重與體重正常的人群相比運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的能量有所不同，下肢重量大者(超重者)要完成相同的活動(dòng)時(shí)需要比下肢重量輕者(正常體重者)消耗更多的能量。

3.2 負(fù)重與步行時(shí)的能量消耗

根據(jù)相關(guān)運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知，不同的運(yùn)動(dòng)方式均有不同的能量代謝當(dāng)量，進(jìn)行不同運(yùn)動(dòng)時(shí)身體所消耗的能量會(huì)有所差異。當(dāng)選擇步行或跑步的運(yùn)動(dòng)方式，速度、負(fù)荷重量、負(fù)重形式及坡度都可決定運(yùn)動(dòng)時(shí)的強(qiáng)度，對(duì)于能量消耗的變化也會(huì)產(chǎn)生直接的影響。當(dāng)步行強(qiáng)度增加時(shí)，軀干和下肢的肌骨會(huì)產(chǎn)生額外的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致身體額外的能量消耗。

由本研究中所得到結(jié)果顯示，在負(fù)重一定的情況下步行時(shí)，能量消耗會(huì)因速度的改變而產(chǎn)生明顯變化，速度在引起能耗改變方面起到重要作用。在Falls[8]等的研究結(jié)果中也可以看到相同的現(xiàn)象，即在一定的范圍內(nèi)，步行時(shí)的能耗與速度呈線性相關(guān)，此研究測(cè)量了體育教育學(xué)院的7 名女大學(xué)生(體重約56.5 kg，身高約1.64 m)，在跑步機(jī)上分別以4.0、4.8、5.6、6.4、7.2 與8.0 km/h 的速度步行時(shí)的攝氧量和能量消耗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，行走過(guò)程中的攝氧量和能耗與速度呈正相關(guān)性。從本研究分析速度與負(fù)重對(duì)能耗的影響效應(yīng)可知，不論是超重組還是正常體重組，速度都是最重要的影響因素，負(fù)重對(duì)于超重組的能耗影響并不突出，只有正常體重組的能耗受到負(fù)重因素的影響，當(dāng)這兩個(gè)影響因素疊加觀察時(shí)，顯示對(duì)能耗不產(chǎn)生任何影響效應(yīng)，從而也進(jìn)一步確立了速度在影響能耗中的重要地位。Abe[9]等的研究讓健康男性(20.8 ±1.1 歲，體重60.5 ±3.0 kg，身高169.9 ±3.9 cm)分別在速度1.8、2.4、3.0、3.6、4.2、4.8、5.4、6.0、6.6 與7.2 km/h 且無(wú)負(fù)重或背包負(fù)重(身體重量的15%)的情況下步行，結(jié)果表明，當(dāng)速度低于4.8 km/h、承重或無(wú)承重行走時(shí)，能耗會(huì)由于速度較低而產(chǎn)生節(jié)省的現(xiàn)象；在速度高于4.8 km/h、承重或無(wú)承重行走時(shí)，能耗會(huì)因速度的增加而產(chǎn)生正反應(yīng)。由此可知不論是否負(fù)重步行，只要速度低于某個(gè)值以下，速度和能耗之間的正相關(guān)關(guān)系就不存在了；當(dāng)速度維持在一定范圍時(shí)，承重步行產(chǎn)生的能量消耗大于無(wú)承重行走時(shí)產(chǎn)生的能量消耗。這也與本研究的結(jié)果有相似之處，當(dāng)速度超過(guò)6.0 km/h 時(shí)，負(fù)重與否能耗都要比另外兩個(gè)速度下產(chǎn)生的多。

在Charteris[10]等的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)″free-ride″現(xiàn)象(節(jié)能現(xiàn)象)，這種現(xiàn)象意味著當(dāng)負(fù)荷的重量小于身體重量的20%步行時(shí)，能量代謝與負(fù)荷的關(guān)聯(lián)并不大，不會(huì)因?yàn)樨?fù)荷增加或減少而呈現(xiàn)相應(yīng)的改變。Abe[11]等的研究中選擇8 名健康男性(19～25 歲，體重約62 kg，身高約172 cm)為研究對(duì)象，分別以2.4、3.0、3.6、4.2、4.8、5.4、6.0、6.6 與7.2 km/h 速度步行，并加之不同形式的負(fù)重:(1)左右兩手均負(fù)重1.5、3.0 和4.5 kg 的重量；(2)左右踝關(guān)節(jié)均負(fù)重1.0、1.5 和3.0 kg 的重量；(3)背包負(fù)重的重量為6.0 kg(10%BW)、9.0 kg(15%BW)和12.0 kg(20%BW)；(4)零負(fù)重。研究表明，當(dāng)以低速且手部或背部負(fù)荷重量行走時(shí)，能量消耗的變化很容易出現(xiàn)″free-ride″現(xiàn)象。但是，當(dāng)以高于5.4 km/h 的速度且背手部或背部負(fù)荷重量行走時(shí)，能量消耗就不會(huì)出現(xiàn)節(jié)省較低的現(xiàn)象；表明當(dāng)以一定的速度行走時(shí)，負(fù)重與能耗之間并沒(méi)有產(chǎn)生某種默契的變化關(guān)系。此外，Bastien[12]等的研究結(jié)果與上述Abe[11]等的研究結(jié)果幾乎不謀而合，說(shuō)明在行走時(shí)，對(duì)強(qiáng)度是有要求的，當(dāng)行走的強(qiáng)度達(dá)不到閾值強(qiáng)度時(shí)，對(duì)于機(jī)體產(chǎn)生不了足夠的刺激，此時(shí)能耗不會(huì)由于負(fù)重的增長(zhǎng)而產(chǎn)生增多的變化；也提示步行時(shí)速度要和負(fù)重綜合起來(lái)才能夠?qū)δ芎漠a(chǎn)生影響。Schertzer[13]等的研究表明，身體重心的移動(dòng)或變化對(duì)于能量代謝率是有影響的，當(dāng)機(jī)體需要負(fù)荷外界的重量，通常會(huì)調(diào)整身體重心以保持穩(wěn)定，如果負(fù)荷的重量使身體重心產(chǎn)生的變化較大時(shí)，機(jī)體的能量代謝也會(huì)相應(yīng)增加。不論背包負(fù)重的重量如何，負(fù)重步行時(shí)能耗比無(wú)負(fù)重增多，Huang[14]等的研究中也證實(shí)了這一結(jié)論。結(jié)合本研究來(lái)看，小重量的背包負(fù)重對(duì)于身體重心的改變并不大，因而負(fù)重對(duì)能耗的改變并不顯著，也造成與速度帶來(lái)的改變相比遜色許多。

4 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)速度為4.0 km/h、5.0 km/h，背包負(fù)重不同重量(承重范圍有限定時(shí))時(shí)行走，正常體重的人凈能量消耗和能量消耗低于超重的人；不論負(fù)重或無(wú)負(fù)重，只要速度為6 km/h 時(shí)，行走時(shí)的能量消耗不受體重的影響而產(chǎn)生顯著變化。當(dāng)行走時(shí)的是速度固定時(shí)，負(fù)重與否對(duì)于個(gè)體的能量消耗、凈能量消耗及心率的改變影響并不明顯；當(dāng)行走時(shí)的負(fù)重固定時(shí)，速度作為變量足以使能量消耗、凈能量消耗、心率發(fā)生有效性變化。因而對(duì)行走時(shí)能量消耗影響較大的是速度而不是負(fù)重。采用步行為運(yùn)動(dòng)方式時(shí)，可以速度為主要因素，負(fù)重為次要因素的組合形式進(jìn)行負(fù)重步行，從而提高機(jī)體能量代謝率，增加機(jī)體耗氧量，產(chǎn)生增強(qiáng)機(jī)體呼吸、循環(huán)功能等生理良性變化。此外成年男性還應(yīng)結(jié)合自身機(jī)能狀況選擇適合的速度與負(fù)重組合步行。