史繼祖 謝智霖 夏宇馨 楊 明

(1.吉林體育學(xué)院，吉林 長春 130022;2.廣東省中山市黃圃鎮(zhèn)中學(xué)，廣東 中山 528429)

速度滑冰屬于典型的周期性耐力項目，我國的短距離項目成績遠遠優(yōu)于中長距離，且女子成績優(yōu)于男子，造成我國中長距離項目落后的主要原因有兩個方面：一是我們對有氧訓(xùn)練重視程度不夠，二是我們對有氧訓(xùn)練理念、方法與手段認識不清，對有氧負荷強度的訓(xùn)練難以精準(zhǔn)控制。國外有些學(xué)者將有氧訓(xùn)練分為兩種基本的強度分布模式或模型：“閾值”和“極化”。閾值模型[1]強調(diào)第一和第二乳酸閾值之間的訓(xùn)練，閾值訓(xùn)練模型已在實踐中得到廣泛應(yīng)用。極化模型[1]強調(diào)大量在第一乳酸閾(有氧閾)的訓(xùn)練，并結(jié)合90-100%VO2max的高強度訓(xùn)練。荷蘭速度滑冰隊把訓(xùn)練強度分為三種：1區(qū)Bla≤2 mmol/L、2區(qū)2-4 mmol/L、3區(qū) Bla>4 mmol/L。[2]Glenn等人[3]對挪威越野滑雪運動員訓(xùn)練強度進行監(jiān)控研究發(fā)現(xiàn)，越野滑雪運動員的訓(xùn)練強度分為第一乳酸閾強度、第二乳酸閾強度和VO2max強度。我國學(xué)者認為VO2max這一指標(biāo)可以作為運動強度評定的標(biāo)準(zhǔn)，解決了運動員運動能力存在個體差異的問題。[4]實用運動醫(yī)學(xué)將運動強度以VO2max為標(biāo)準(zhǔn)劃分成五個強度。ACSM將HR、VO2max和主觀感覺相結(jié)合把運動強度劃分成五個強度。[5]雖然體育科研中關(guān)于運動強度、運動負荷的文獻有很多，但速度滑冰項目中類似的研究卻很少。關(guān)于速度滑冰運動員有氧訓(xùn)練強度的劃分與控制目前尚未有一個公認的標(biāo)準(zhǔn)。因此，以我國優(yōu)秀男子速度滑冰中長距離運動員為研究對象,利用VO2max測試結(jié)合RQ、通氣無氧閾(VO2AT)、Bla、HR對速度滑冰項目有氧訓(xùn)練負荷強度進行科學(xué)、合理的劃分，為備戰(zhàn)2022年北京冬奧會提供借鑒。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取16名國家健將級男子速度滑冰中長距離運動員，受試者基本信息見表1。所有受試者身體狀況良好，每位運動員均處于訓(xùn)練周期內(nèi)，無心肺方面疾病，各項身體機能均處于良好狀態(tài)。向受試者及教練介紹實驗流程及注意事項，自愿簽署知情同意書。

表1 受試者基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 測試方法

使用功率自行車進行VO2max測試，所有受試者在測試前一周不安排大強度訓(xùn)練或比賽，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。測試前，工作人員根據(jù)德國便攜式心肺功能測試儀標(biāo)校步驟進行校準(zhǔn)，儀器均用標(biāo)準(zhǔn)氣瓶以及專用定標(biāo)筒進行氣體和容量標(biāo)定，運動員在定點自行車上以130b/min左右的HR熱身15min，休息10min后正式開始測試。測試開始，受試者佩戴心肺功能測試儀在功率自行車上進行遞增負荷測試，起始負荷為100W，轉(zhuǎn)速為90r/min,每3min負荷增加25W,直至力竭，測試結(jié)束。每級負荷結(jié)束后采集即刻血乳酸，同時記錄心率。血乳酸采集為指尖血，為保證血乳酸值不受酒精和汗液的干擾，第一滴血用干棉球擦凈，使用第二滴血。

VO2AT判斷標(biāo)準(zhǔn)：1)VE 非線性增加的拐點；2)VO2非線性升高的拐點；3)VCO2非線性升高的拐點；4)VCO2與VO2的交叉點；5)VE/VO2未見降低而 VE/VCO2相對升高的拐點；6)RQ相對升高的拐點。以上六點滿足四點則判定受試者達到IAT。[6,7]

VO2max判斷標(biāo)準(zhǔn)：1)HR≥180b/min；2)RQ≥1.10；3)Bla>8mmol/L；4)在遞增負荷運動過程中,VO2不再因負荷增加而增加，達到最高點或平臺后開始下降；5)受試者主觀感覺達到力竭，經(jīng)工作人員鼓勵也不能維持90r/min的轉(zhuǎn)數(shù)。以上五點滿足三點則判定受試者達到最大攝氧量。[8]

VO2maxPD判斷標(biāo)準(zhǔn)：在受試者進行遞增負荷最大攝氧量測試時，每10s測定氣體代謝指標(biāo),將VO2達到最高點后變化小于50ml/min的范圍作為VO2maxPD。[9，10]

最大攝氧量對應(yīng)功率(Pmax)計算公式：Pmax=P+(T1/T2*W)，[32]其中P為力竭前一級負荷對應(yīng)功率；T1為最后一級負荷做功的時間；T2為每級負荷維持的時間(即3min)；W為每級負荷遞增功率(即25W)。

能量消耗計算公式 :糖氧化量(g/min)=4.858×VO2(L/min)-3.226×VO2(L/min);脂肪氧化量(g/min)=1.695×VO2(L/min)-1.701×VCO2(L/min);總能量輸出(kcal/min)=[碳水化合物氧化量(g/min)×4+脂肪氧化量(g/min)×9]。[11]

1.2.2 實驗儀器

瑞典Monark-839E型功率自行車,德國Cortex MetaMax 3B便攜式心肺功能測試儀，德國EKF便攜式血乳酸分析儀，芬蘭Polar心率測試儀，韓國INBODY770體成分分析儀。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果

2.1 不同負荷能量代謝測試結(jié)果

表2 男子速度滑冰運動員遞增負荷測試結(jié)果

表3 男子速度滑冰運動員遞增負荷能量代謝結(jié)果(x±S)

表4 男子速度滑冰運動員脂肪供能最佳強度(x±S)

由表2、3可以看出，隨著負荷強度的增加男子速度滑冰運動員脂肪供能量呈現(xiàn)下降的趨勢，負荷為100W時脂肪氧化量最高為7.12±1.63 mg/min·kg-1。負荷為250W時脂肪氧化量最低為2.02±1.42mg/min·kg-1。

但從表3、4可以看出，當(dāng)RQ為0.85時，糖和脂肪各占總能量供應(yīng)的50%，負荷為145±6W，脂肪的氧化量為7.68±0.68 mg/min·kg-1，與負荷為100W時的脂肪氧化量、脂肪能量輸出比較具有顯著性差異(P<0.05)，與負荷為100W時的糖的氧化量、糖能量輸出、總能量輸出比較具有極顯著性差異(P<0.01)，說明當(dāng)RQ為0.85時所對應(yīng)的強度是脂肪消耗的最佳強度，強度為68.5±4%VO2max，Bla為2±0.4mmol/L，HR為157±12b/min。

2.2 男子速度滑冰運動員個體無氧閾

表5 男子速度滑冰運動員IAT與Bla為4mmol/L對應(yīng)參數(shù)的比較

由表5可知運動員IAT強度為85.93±3.83%VO2max，HR為188±9b/min，Bla為4.87±0.8mmol/L。Bla為4mmol/L對應(yīng)的強度為82.80±3.54%VO2max，HR為182±11b/min。運動員IAT對應(yīng)Bla、RQ與Bla為4mmol/L對應(yīng)Bla、RQ比較具有顯著性差異(P<0.05)。

2.3 男子速度滑冰運動員VO2maxPD

表6 男子速度滑冰運動員VO2maxPD參數(shù)

由表6可知運動員VO2maxPD強度為96.93±1.54%VO2max，HR為194±12b/min，Bla為8.4±1.8mmol/L，在VO2maxPD上持續(xù)做功時間為40±10s。

3 討論與分析

脂肪是人體儲存能量的主要物質(zhì)，也是運動所需能量的一個重要來源。[12]脂肪在氧氣充足時會水解產(chǎn)生甘油和脂肪酸，甘油和脂肪酸氧化分解產(chǎn)生二氧化碳和水并釋放出大量能量供機體利用。有研究表明耐力好的運動員在同等運動強度下脂肪參與供能的比例高于未經(jīng)訓(xùn)練者。[13]在訓(xùn)練中增加運動時脂肪氧化供能的比例,可達到節(jié)省體內(nèi)糖消耗,提高機體耐力的效果。

運動員在自行車上進行遞增負荷測試過程中計算每級負荷最后2分鐘VO2和VCO2的平均值，[14]假設(shè)尿氮排泄忽略不計，通過能量消耗計算方法計算脂肪和碳水化合物的氧化和能量消耗，發(fā)現(xiàn)運動員單位時間內(nèi)每千克體重對應(yīng)的脂肪氧化量隨著負荷的增大呈遞減的趨勢。負荷為100W時對應(yīng)單位時間內(nèi)每千克體重的脂肪氧化量比其他負荷區(qū)間對應(yīng)的脂肪氧化量多。有研究發(fā)現(xiàn), 在低強度耐力性運動時脂肪是機體的主要供能物質(zhì)。[19]機體在運動過程中，RQ為0.70-0.99時，機體的能量消耗是以糖和脂肪兩種物質(zhì)代謝來提供的。通過計算公式推導(dǎo)可知當(dāng)RQ為0.7時，脂肪供能比例接近總能量供應(yīng)的100%，糖供能比例接近0，而RQ為0.85時，糖和脂肪供能各占總能量供應(yīng)的50%。RQ為0.7時雖然脂肪供能的比例最大，但是對應(yīng)的運動強度過低，在低強度運動時，機體總脂肪氧化的底物多來自血漿中的脂肪酸，而高強度運動時機體總脂肪氧化的底物多來自肌肉內(nèi)三?；视?，所以低強度不是脂肪氧化的最佳區(qū)間，中等強度才是脂肪氧化的最佳區(qū)間。通過計算RQ為0.85時對應(yīng)的脂肪氧化量比負荷為100W時的脂肪氧化量高，脂肪氧化最佳強度為68.5±4%VO2max，與Juul Achten等人的研究相符。[20，21,23]低強度運動時，大多數(shù)被氧化的脂肪酸來自血漿脂肪酸。與低強度相比，中等強度機體所需能量的增加，兒茶酚胺分泌增多，線粒體內(nèi)一些底物開始參與有氧氧化，促使三?；视蛥⑴c供能的比例逐漸增加,并且增加至脂肪氧化量的一半。高強度運動能源消耗率相對較高，但總脂肪氧化會受到抑制。高強度運動會減少脂肪組織內(nèi)脂肪酸的釋放，導(dǎo)致循環(huán)脂肪酸下降從而限制了部分脂肪的使用，高強度運動還會弱化骨骼肌氧化脂肪酸的能力。[24]脂肪酸氧化首先在線粒體外膜被活化成脂酰CoA，然后才進入線粒體氧化，但長鏈脂酰CoA是不能直接透過線粒體內(nèi)膜的，因此活化的脂酰CoA要借助L-3-羥基-4-三甲基銨丁酸轉(zhuǎn)運入線粒體內(nèi)氧化。高強度運動使糖原高速分解而抑制了長鏈脂肪酸進入線粒體，所以高強度運動會抑制脂肪氧化。

研究表明耐力項目運動員77%的訓(xùn)練強度都集中在第一乳酸閾，Bla在2mmol/L左右。[12]有研究表明在德國、丹麥、荷蘭和挪威精英賽艇運動員的訓(xùn)練中，Bla在2mmol/L左右的訓(xùn)練占主導(dǎo)地位。Seiler等人[14]通過對全國最優(yōu)秀男子滑雪運動員一個訓(xùn)練周期的研究，發(fā)現(xiàn)91%的訓(xùn)練強度在第一乳酸閾區(qū)間。文獻研究發(fā)現(xiàn)這種強度的耐力訓(xùn)練能使心輸出量增加、骨骼肌局部毛細血管密度增加、運動時供血量增加。[15]耐力運動員訓(xùn)練多集中在這一區(qū)域，還有一個原因是為了提高脂肪的最大利用率。[16]對16名男子速度滑冰運動員測試得出脂肪最佳供能強度為68.5±4%VO2max，Bla為2±0.4mmol/L，HR為157±12b/min。速度滑冰運動員應(yīng)當(dāng)注重糖和脂肪協(xié)調(diào)供能區(qū)間的訓(xùn)練，這能使運動員脂肪的水解和動員脂肪的能力增加，提高脂肪參與供能的比例，節(jié)省體內(nèi)糖原的消耗，從而提高運動員的耐力。除此之外，體脂高的運動員還能使用此強度進行減脂。

無氧閾是指運動員在遞增負荷運動過程中，人體運動達到某一強度時，體內(nèi)供應(yīng)氧氣量小于體內(nèi)需求氧氣量，細胞進入無氧酵解過程，有機體從有氧代謝為主過渡到無氧代謝為主的臨界點。研究發(fā)現(xiàn)，運動員可通過無氧閾強度的訓(xùn)練使耐力水平得到顯著提高，使呼吸和循環(huán)系統(tǒng)達到較高水平，提高運動過程中有氧代謝的供能比例，提高比賽后程保持速度的能力。[17,18]

無氧閾測試的方法有Bla法、RQ法、積分肌電閾法、Conconi測試法等。Bla法通常用4 mmol/L時對應(yīng)的強度、功率、耗氧量或%VO2max來表示運動員的無氧閾。積分肌電閾法測試是通過儀器收集運動過程中肌肉的電信號并描繪出肌電曲線，當(dāng)曲線突然升高的拐點就指肌電無氧閾。[19]RQ法測試是以RQ為1判定受試者已達到無氧閾。Conconi測試法是將受試者跑速與HR非線性增加的點定為無氧閾心率。有研究認為，[20]以HR檢測無氧閾不穩(wěn)定，表明HR的線性曲線不宜作為無氧閾的評定指標(biāo)。以Bla為4 mmol/L定義無氧閾時，因每個運動員的個體差異較大，所測得的無氧閾會出現(xiàn)偏差。有學(xué)者在研究中驗證了可以用積分肌電閾法檢測無氧閾，[20]但也有學(xué)者認為運用積分肌電閾法檢測無氧閾效度問題還有待進一步研究。[21]對運動員進行無氧閾界定時，應(yīng)根據(jù)項目特點選擇測試方法[22]。自行車訓(xùn)練是速度滑冰項目最重要的專項訓(xùn)練手段，讓運動員在功率自行車上進行最大攝氧量測試比較符合速度滑冰項目特點。研究表明，運動員IAT對應(yīng)參數(shù)與Bla為4mmol/L對應(yīng)參數(shù)比較具有顯著性差異(P<0.05)。運動員佩戴德國便攜式心肺功能測試儀(Cortex MetaMax 3B)在功率自行車上進行遞增負荷測試，結(jié)合VO2AT判斷標(biāo)準(zhǔn)、RQ、Bla和HR，能夠精準(zhǔn)的找出運動員的IAT，可以更好的指導(dǎo)男子速度滑冰運動員無氧閾訓(xùn)練，提高訓(xùn)練效率。

陸紹中是國內(nèi)研究中首次提出VO2maxPD這一概念的學(xué)者，他的研究表明運動員在遞增負荷運動中，達到一定運動強度時，VO2不再增加, VO2在最高水平維持的時間。[23]VO2maxPD持續(xù)時間可以用來反映身體機能調(diào)節(jié)系統(tǒng)和氧運輸系統(tǒng)的水平，評價運動員在高強度運動時保持較高攝氧與用氧的能力，[24]是評價運動員有氧耐力指標(biāo)之一。[25]在遞增負荷最大攝氧量測試中，受試者雖達到力竭但并不一定會出現(xiàn)VO2maxPD。[29]造成這一現(xiàn)象的原因可能是人體在力竭運動中，由有氧代謝供能為主轉(zhuǎn)向無氧代謝供能為主。受試者在達到VO2maxPD這一狀態(tài)時，人體供能系統(tǒng)并非全部來自有氧代謝供能，無氧代謝供能系統(tǒng)也參與其中提供能量。所以受試者的身體素質(zhì)、無氧能力也會影響VO2maxPD持續(xù)時間。[30]受試者在VO2maxPD這一強度運動時，運動員的耐受血乳酸能力、血乳酸清除能力這些因素也會成為限制VO2maxPD出現(xiàn)的因素。[31]VO2maxPD持續(xù)時間的長短會受心肺系統(tǒng)影響，有研究表明肺通氣高和氧利用效率高者在測試中VO2maxPD持續(xù)時間長。[25]對運動員進行訓(xùn)練時，增強運動員心肺功能，提高運動員心臟的泵血功能、血流動力學(xué)和血液攜帶氧氣能力，能使運動員在高強度運動中保持做功的能力。

目前VO2maxPD的判斷標(biāo)準(zhǔn)有：1)在力竭運動過程中，每15s測定氣體代謝指標(biāo)，達到一定程度時VE繼續(xù)上升，VO2不再上升處于平臺狀態(tài)，且VO2與VO2max的差值不超過150ml/min確定為VO2maxPD。[26]2)在運動員遞增負荷過程中，對氣體代謝指標(biāo)進行連續(xù)處理,把VO2max作為基礎(chǔ)值，將95-100%VO2max范圍內(nèi)的值視為VO2maxPD范圍內(nèi)值。[27]3)在力竭運動過程中，每15s測定氣體代謝指標(biāo),將VO2在達到最高點后變化小于50ml/min的范圍作為VO2maxPD。[28]因為有學(xué)者提出，最大攝氧量測試過程中對氣體代謝指標(biāo)采樣間隔時長會影響對VO2maxPD的判斷，對運動員的氣體代謝指標(biāo)進行處理時，采樣的間隔時間越長，數(shù)據(jù)處理得到的拋物線越難找到VO2maxPD。[25]根據(jù)現(xiàn)有研究，實驗采用的VO2maxPD判斷標(biāo)準(zhǔn)是:每10s測定氣體代謝指標(biāo),將VO2在達到最高點后變化小于50ml/min的范圍作為VO2maxPD。計算得出，VO2maxPD對應(yīng)強度為96.93±1.54%VO2max，HR為194±12b/min，Bla為8.4±1.8mmol/L，在VO2maxPD上持續(xù)做功時間為40±10s。

4 結(jié)論

1)RQ為0.85時所對應(yīng)的%VO2max、HR、Bla為脂肪供能的最佳強度。

2)運動員佩戴便攜式心肺功能測試儀在功率自行車上進行遞增負荷測試，結(jié)合VO2AT判斷標(biāo)準(zhǔn)、RQ、Bla和HR，能夠精準(zhǔn)地找出運動員的IAT，可以更好的指導(dǎo)男子速度滑冰運動員無氧閾訓(xùn)練，提高有氧訓(xùn)練效率。

3)在做最大攝氧量遞增負荷測試時，每10秒計算一次VO2的平均值,當(dāng)VO2達到峰值后，當(dāng)?shù)贜+1個10秒的VO2平均值比第N個10秒下降幅度大于50ml/min時，VO2maxPD時間計為10*N秒。在這個時間段內(nèi)所對應(yīng)的Bla、HR、%VO2max等參數(shù)可以視為運動員的最大攝氧量平臺強度。