鄭雪峰，陳 輝，蘇炳添，宋慶全，束 洋，陳小平，5*

（1.國家體育總局體育科學研究所，北京 100061；2.重慶第二師范學院 體育與健康管理學院，重慶 400065；3.北京體育大學 體能訓練學院，北京 100084；4.暨南大學 體育學院，廣東 廣州 510632；5.寧波大學 體育學院，浙江 寧波 315211）

在科學訓練下，世界100 m短跑成績出現(xiàn)快速提升，20世紀60和80年代，美國選手Jim Hines和原東德選手Marlies Gohr先后將男子與女子100 m世界紀錄突破10 s和11 s。2000年之后，不僅出現(xiàn)了Usain Bolt、Shelly-Ann Fraser-Pryce等奧運金牌選手，而且涌現(xiàn)出一批世界級優(yōu)秀運動員。分析1960—2021年世界100 m短跑成績發(fā)現(xiàn)，共有173名男運動員突破10 s，123名女運動員突破11 s。其中，2010—2021年，94名男運動員跑進10 s，占總數(shù)的54.34%，58名女運動員跑進11 s，占總數(shù)的47.1%，近10年男、女運動員達到世界級水平（男子10 s、女子11 s）的數(shù)量大幅度提升，占近60年總數(shù)的51%（World Athletics，2021）。一個項目整體運動水平快速大幅度提升的原因必然可以追溯到運動訓練，訓練的科學化及其相關(guān)基礎(chǔ)研究的深入是運動水平快速發(fā)展的驅(qū)動力。

同時，短跑項目與運動員天賦密切相關(guān)，長期被認為是“天才”的角逐和黑人運動員之間的博弈。而近年來，我國短跑項目成績出現(xiàn)快速增長，特別在東京奧運周期呈現(xiàn)出整體性和爆發(fā)式崛起的態(tài)勢。對2000—2021年中達到國際級運動健將成績標準（男子10.25 s、女子11.38 s）的人數(shù)和最佳成績統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，從2015年開始我國100 m項目無論在數(shù)量上還是最佳成績上均出現(xiàn)明顯提升。在整體數(shù)量上，有12名男運動員和5名女運動員達到并超過國際級運動健將水平，分別占總?cè)藬?shù)（2010—2021年）的48.00%和38.46%。在東京奧運會上，我國短跑項目取得歷史性突破，蘇炳添以9.83 s創(chuàng)造新的亞洲紀錄，并在決賽中以9.98 s獲得第6名，葛曼棋、謝震業(yè)分別以11.20 s、20.34 s晉級女子100 m和男子200 m半決賽，均創(chuàng)造中國奧運代表團最好參賽成績。同時，我國男、女4×100 m接力在決賽中也分獲第4名和第6名，展現(xiàn)了中國短跑的整體實力。

世界短跑項目整體水平的快速提升，以及我國短跑項目國際競爭力明顯增長的原因，是我國運動訓練理論和實踐領(lǐng)域普遍關(guān)心的問題，也是短跑項目運動水平可持續(xù)發(fā)展亟需明晰的問題，對我國其他類似項目的訓練兼具借鑒和指導作用。為此，本文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，立足運動生物學和訓練方法學視角，從訓練理念、負荷和方法等不同層面，對世界及我國100 m短跑項目近20年的訓練進行深入分析和總結(jié)。

1 肌肉用力模式——短跑動力源之辨

跑，作為人類生存的一種最基本運動方式，很早就引起人們的關(guān)注。早在20世紀30年代，美國學者Fenn（1930）就開始研究短跑克服重力做功和不同速度下功的變化，Kistler（1934）和Dickinson（1934）分別研究了短跑起跑反作用力和起跑腳間距對跑速的影響，這些研究開啟了短跑專項研究的先河。此后，研究者從運動學、動力學、肌電、能量代謝和選材與訓練等多個角度進行剖析，對短跑專項特征的認識逐漸深入。

世界短跑快速發(fā)展的背后是訓練科學化水平的大幅度提升，這種提升首先表現(xiàn)在對短跑用力模式的認識上。用力模式是指人體運動時神經(jīng)-肌肉所表現(xiàn)出的符合專項運動需求且合理的專門用力方式。該模式以運動的有效性和經(jīng)濟性為目標，可以為人體運動提供最大的動力并減少阻力。100 m短跑對神經(jīng)-肌肉用力的精確性和動態(tài)控制具有極高要求，運動員一旦出現(xiàn)錯誤甚至微小瑕疵便基本失去取勝機會，因此，用力模式對100 m短跑這一典型的周期性短距離項目尤為重要。運用科學的訓練方法形成符合專項力學特點和運動員個體條件的用力模式，是每一位世界精英選手取得優(yōu)異成績的必備前提。

20世紀80年代，Mann等（1980）對15名男子優(yōu)秀短跑運動員高速跑動時下肢支撐腿的動作進行力學分析，認為短跑中支撐腿髖、膝、踝處的肌肉形成的某種高效用力模式是影響跑速的重要因素，指出了短跑用力模式對速度驅(qū)動力和運動表現(xiàn)的關(guān)鍵作用。隨后，一些學者的基礎(chǔ)研究也直接或間接支持了這一觀點。Lemaire等（1989）對8名加拿大和美國高水平短跑運動員進行了運動學測試，運用逆向動力學方法對運動員室內(nèi)和室外高速跑時擺動腿髖、膝和踝關(guān)節(jié)肌肉發(fā)力功率進行計算發(fā)現(xiàn)，雖然很多教練員在其短跑訓練計劃中非常重視伸膝和勾腿力量訓練，但功率（爆發(fā)力）分析結(jié)果顯示，在整個擺動相中髖關(guān)節(jié)肌群才是下肢的主要驅(qū)動力，這也提示在短跑運動員的負重力量訓練計劃中，伸髖和屈髖肌群的訓練應當引起足夠的重視。該研究進一步明確了伸髖肌在提升下肢驅(qū)動力中的位置和作用，為短跑運動員的力量訓練提出了指導性建議。

然而，從20世紀80、90年代的相關(guān)研究看，由于當時動力學和肌電的研究尚不深入，大部分研究基本局限在運動學范疇，僅從動作表象和肌肉解剖位置與功能視角分析短跑肌肉用力模式。2000年之后，短跑研究快速發(fā)展，Belli等（2002）運用測力臺、高速攝像機和肌電圖儀對9名中距離跑運動員慢速、中速和最大速度下下肢關(guān)節(jié)力矩和功率進行測試，通過運動學、動力學和肌電同步研究發(fā)現(xiàn)，踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)伸肌的作用是在著地前和著地期產(chǎn)生高的關(guān)節(jié)剛度，髖關(guān)節(jié)伸肌是身體向前運動的主要驅(qū)動力。隨后，Bezodis等（2008）運用測力臺、高速攝像機對4名不同水平的100 m項目運動員進行研究，運用逆向動力學方法更加詳細地分析運動員途中跑支撐階段下肢髖、膝和踝關(guān)節(jié)在支撐前期和后期的動力學特征。結(jié)果顯示，最大速度（10.37 m/s）時的前支撐階段，即從腳著地到身體重心垂直于著地點階段，力量（功率）的產(chǎn)生主要來自伸髖肌群，在后支撐階段（推進階段），伸髖力矩和跖屈力矩為主要驅(qū)動力。進一步來看，在推進階段前期，伸髖力矩是主要驅(qū)動力，而在推進階段后期，屈髖肌群離心收縮對抗伸髖慣性力矩以減小伸髖角速度，為下一步態(tài)周期做準備，此時跖屈力矩增大，成為推進階段后期的主要驅(qū)動力（圖1）。鐘運健等（2011）通過環(huán)節(jié)互動動力學研究發(fā)現(xiàn)，在擺動后期（髖關(guān)節(jié)最大屈曲之前），伸髖肌群做離心收縮對抗屈髖慣性力矩使髖關(guān)節(jié)屈曲速度減慢，之后伸髖肌群做正功積極擺腿下壓（伸髖），支撐階段對抗外力矩做正功使髖關(guān)節(jié)持續(xù)伸展；從擺動后期到支撐階段中后期髖關(guān)節(jié)一直表現(xiàn)為伸髖力矩，伸髖肌群先后做離心收縮和向心收縮。同時，Huang等（2013）利用環(huán)節(jié)互動動力學方法對優(yōu)秀短跑運動員進行研究發(fā)現(xiàn)，擺動期髖關(guān)節(jié)的伸髖肌肉群作用與支撐期的作用同等重要。Morin等（2015）研究表明，水平地面反作用力的產(chǎn)生與觸地之前高度激活的股后肌群肌電活動以及能夠產(chǎn)生較大離心力的股后肌群有關(guān)。由此，髖關(guān)節(jié)伸肌的工作范圍以及工作性質(zhì)更加明確，不僅強調(diào)閉鏈形式下髖關(guān)節(jié)的蹬伸，還要求開鏈形式下髖關(guān)節(jié)的積極伸展。

圖1 優(yōu)秀100 m運動員最大速度支撐階段下肢各關(guān)節(jié)功率（Bezodis et al.，2008）Figure 1.Power of Each Joint of Lower Limbs in the Maximum Speed Support Stage of Elite 100 m Athletes（Bezodis et al.，2008）

伸髖肌群對跑步的主導作用始于腳落地的反向支撐和緩沖，世界高水平短跑運動員高度重視“臀鞭打”（whip from the hip）這一腿著地發(fā)力技術(shù)（Clark et al.，2020）。Mann等（2018）提出，最大速度時，身體與地面的相對速度較高，觸地時會產(chǎn)生很大的制動力，正確的“鞭打”動作能夠降低腳與地面的相對速度，進而減小著地時的水平制動力。同時，“鞭打”動作還能在支撐前期產(chǎn)生適宜的垂直反作用力，為彈性勢能的蓄積和神經(jīng)-肌肉的反射性募集創(chuàng)造條件。Haugen等（2019a）認為，雖然增加水平推進力是提高速度的關(guān)鍵，但垂直分力同樣重要，應在加速階段提升身體重心高度，在最大速度階段保持身體重心高度。從拉長-縮短周期角度，支撐前期機體從垂直方向獲得的彈性能量，在支撐后期轉(zhuǎn)換釋放為水平推進分力。從解剖學角度看，在足落地至支撐前期，地面反作用力從髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)前方經(jīng)過，外力矩的作用是屈髖和伸膝，此時的肌肉力矩為伸髖和屈膝力矩（劉宇，2017）。因此，髖關(guān)節(jié)伸肌群在“鞭打”這一動作中起到主要貢獻，這與前人研究一致，Bezodis等（2008）指出髖關(guān)節(jié)是前支撐階段主要驅(qū)動力（功率）來源，同時，支撐階段膝關(guān)節(jié)主要作用是保持身體重心高度以及將髖關(guān)節(jié)力量通過踝關(guān)節(jié)向跑道傳遞。越來越多的研究結(jié)果表明，以臀大肌、股二頭肌為主的髖關(guān)節(jié)伸肌群和以小腿三頭肌、脛骨后肌為主的踝關(guān)節(jié)屈肌群是影響優(yōu)秀短跑運動員跑速的重要下肢力量來源（圖2）。

圖2 不同支撐階段下肢用力模式Figure 2.Lower Limb Power Patterns at Different Support Stages

經(jīng)過近40年的研究，從“用力模式”的提出到主要參與肌群功能作用的明確，人們對短跑運動員奔跑時下肢驅(qū)動力的認識在不斷深入和清晰（圖3）。從生物力學的角度，獲得盡可能大的水平推進力并盡可能減小落地時的制動力是提高奔跑速度的關(guān)鍵（Haugen et al.，2019a）?？傮w上，髖、膝、踝關(guān)節(jié)及其肌群在制動力和水平推進力2個重要因素上扮演的角色不同。觸地前期，支撐腿膝和踝關(guān)節(jié)需要形成較高剛度的支撐，髖部伸肌群推動身體向前運動；而到蹬伸階段，跖屈肌群則成為向前推動力的主要來源；同時，擺動后期髖關(guān)節(jié)的積極伸展（即“臀鞭打”）對產(chǎn)生較小的制動力和較大的水平作用力起到非常關(guān)鍵的作用。因此，明晰髖關(guān)節(jié)伸肌群和踝關(guān)節(jié)屈肌群對短跑運動員尤其是高水平運動員的重要性是世界短跑理論研究的重要成果，其改變了傳統(tǒng)的以下肢膝、踝關(guān)節(jié)發(fā)力為主的短跑用力方式，強調(diào)髖關(guān)節(jié)和骨盆肌群的發(fā)力，不僅充分調(diào)動人體下肢大肌群參與運動從而增大驅(qū)動力，而且還強化了軀干核心肌群對上、下肢用力的傳導和協(xié)同作用，在某種程度上將以往的“腿部發(fā)力”變?yōu)椤吧眢w發(fā)力”，形成以“臀鞭打”為主要特征的新型奔跑用力模式。

圖3 短跑最大速度階段下肢動力學研究進展Figure 3.Research Progress of Lower Limb Dynamics in Maximum Speed Stage of Sprint

理論研究成果必然影響到運動員的訓練，根據(jù)肌肉在跑動中的不同作用，世界范圍內(nèi)的短跑運動員明顯提高了對各部位不同肌群訓練的針對性。在力量訓練上，以臀大肌、股二頭肌和小腿三頭肌等伸髖和屈踝肌群為訓練重點的同時，努力發(fā)展下肢肌肉拉長-縮短周期的反應力量和膝、踝肌群的剛度。在技術(shù)訓練中，形成以伸髖肌群和踝屈肌群為驅(qū)動力的跑步模式是近年來世界短跑運動員高度關(guān)注的訓練任務；強調(diào)在前支撐階段髖關(guān)節(jié)的積極伸展和在后支撐階段踝關(guān)節(jié)的主動跖屈，以期增加身體向前的水平分力，成為短跑技術(shù)訓練的重要內(nèi)容。同時，短跑用力模式的發(fā)展也影響到多個運動項目奔跑能力的訓練，激活臀大肌已成為諸多運動項目的訓練重點，用力模式的改變不僅能夠提高跑動的驅(qū)動力，還可以代償性減少膝關(guān)節(jié)的蹬伸動作，進而降低膝關(guān)節(jié)運動損傷發(fā)生的可能。研究表明，運動員在跑動中的觸地初期和擺動末期，股后肌群受到來自髖、膝關(guān)節(jié)處外力矩同時向相反方向的牽拉，導致其處于巨大的應力（超過身體質(zhì)量的8倍）和快速的應變狀態(tài)，可能會造成股后肌群損傷（魏書濤等，2009）。因此，應根據(jù)股后肌群的肌肉類型及短跑的肌肉用力模式對股后肌群進行針對性訓練，在預防損傷的同時提高成績，延長運動壽命。

2 肌肉能量代謝——短跑項目特征之解讀

100 m短跑成績受耐力的影響嗎?答案應該是肯定的，可相當部分運動員和教練員認為耐力對于短跑似乎是可以忽略不計的因素。然而，盡管100 m短跑的距離和時間很短，但仍存在明顯的能量供應問題，在起跑—加速—途中—沖刺各階段，人體3個能量代謝系統(tǒng)都參與其中，具 有獨特的專項能量代謝特征。

對100 m短跑能量代謝的探析可以追溯到Margaria等的研究，其認為能量消耗主要發(fā)生在起跑和起跑后的加速、對抗風阻和保持速度3個方面，分別需要消耗60 cal/kg、40 cal/kg、100～120 cal/kg的能量；同時，研究認為100 m短跑運動員以磷酸原供能為主，提供了大約120～150 cal/kg的能量，另外由糖酵解系統(tǒng)提供40～50 cal/kg，有氧系統(tǒng)大約只提供 10 cal/kg（Margaria，1968）。Mader等（1983）對100 m短跑運動員（成績?yōu)?0.31 s）跑動過程中的能量代謝進行了計算機模擬分析發(fā)現(xiàn)，在起跑后4～6 s過程中能量的主要來源為磷酸肌酸（PCr），其儲量從約20 mmol/kg快速下降到2.5～3.0 mmol/kg，以補充和維持機體唯一的直接能量供應物質(zhì)ATP的水平；在100 m的后程，即大約5～10 s的階段，PCr儲備已低于3 mmol/kg，不足以繼續(xù)作為主要供能來源，而糖原的無氧氧化，即糖酵解供能隨即成為主要供能渠道，此時肌糖原在極短時間內(nèi)快速酵解，并產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物——乳酸（圖4）。

圖4 短時間高強度運動能量代謝特征（Mader et al.，1983）Figure 4.Energy Metabolism Characteristics of Short Time High-Intensity Exercise（Mader et al.，1983）

總體上，100 m短跑的能量供應主要為ATP-PCr和糖酵解系統(tǒng)（Duffield et al.，2004）。PCr的供能主要發(fā)生在起跑至40～50 m處，之后由于其儲備有限迅速接近枯竭，此時無氧糖酵解供能速度開始快速提升，迅速接替磷酸原成為后半程的主要供能方式。因此，從能量代謝的角度來看，決定100 m短跑成績的主要因素是人體ATP-PCr的儲備量和糖原無氧酵解的速率，前者決定了起跑及加速運動表現(xiàn)，后者主要決定了后半程的奔跑速度。一般認為，ATP儲量極少，約為5μmol/g濕肌，大約只能為肌肉最大強度收縮提供1～2 s的能量供應（De Marées，1996）。PCr的儲備約為20～25 mmol/kg，且只有85%可以動用，供能速率和供能時間與運動強度密切相關(guān)（Di Prampero，1981）。糖酵解的主要能量物質(zhì)為肌糖原，在最大強度的力竭性運動中可以維持50～90 s的能量供應，而對于100 m項目即10 s的短距離運動來說，單位時間的供能速率就成為該能量動用的關(guān)鍵因素，一般可以用血乳酸單位時間的生成率［mmol/（kg·s）］作為評價指標（Hohmann et al.，2002）。有氧氧化的能源物質(zhì)盡管在人體的儲量較多，但由于其供能速率較慢，對100 m短跑的作用很小（表1）。

表1 磷酸原、糖酵解和有氧氧化系統(tǒng)供能能力和功率（Heck et al.，2003）Table 1 Capacity and Power of Phosphagen，Glycolysis and Aer‐obic Oxidative System（Heck et al.，2003）

由此可見，對于100 m短跑訓練來說，訓練手段和負荷的選擇與安排都必須考慮專項能量代謝特征，增大ATP-PCr儲量和提高無氧糖酵解的速率應該是運動員訓練的2項主要任務。然而，從目前的研究看，盡管有研究證明訓練可以提高肌肉的ATP-PCr含量（Di Prampero，1981），但多數(shù)研究并沒有發(fā)現(xiàn)訓練因素（包括短距離高強度訓練）對靜態(tài)ATP-PCr儲備提升的顯著影響（Dawson et al.，1998；Nevill et al.，1989；Sharp et al.，1986），人體ATP-PCr的儲備是否可以通過訓練得到增加仍存在爭議。從運動生物學角度看，ATP-PCr的儲備與肌纖維類型和肌肉量有關(guān)，快肌纖維尤其是無氧快肌纖維的ATP-PCr含量明顯高于有氧快肌纖維和慢肌纖維。而短跑運動員的肌肉比例以及肌肉中快肌纖維比例均高于普通人和耐力項目選手（Neumann，1990），這也許是短跑運動員通過訓練增加肌肉量，尤其是優(yōu)先提高快肌纖維體積進而提高ATP-PCr儲量的一個選擇。但須注意的是，這些研究的受試者基本都是普通人或體育專業(yè)大學生，缺乏專業(yè)運動員特別是優(yōu)秀短跑運動員的數(shù)據(jù)。

因此，無氧糖酵解作為100 m短跑運動員的第二個主要供能來源得到了運動訓練學領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。雖然已有大量研究證明肌糖原具有超量恢復的特性（陳小平，2017），但由于其在無氧條件下的高強度力竭運動中最大供能時間為 50～90 s（De Marées，1996），對于 10 s左右的短距離項目來說，無氧糖酵解的能源物質(zhì)儲備和供能時間基本均覆蓋甚至超出該專項距離（時間）的需求，所以無氧糖酵解在單位時間內(nèi)的使用速率就成為這類項目運動表現(xiàn)的關(guān)鍵因素。Mader等（1996）運用計算機模擬得出了平均最大乳酸產(chǎn)生速率與短跑距離（運動時間）的關(guān)系（表2），運動距離（時間）越短，運動后血乳酸值越低，而血乳酸的生成率越高；運動距離（時間）越長，血乳酸值越高，血乳酸生成率越低。這表明，在力竭性運動條件下，運動強度是決定無氧糖酵解速率的關(guān)鍵因素，對于100 m短跑來說該速率基本決定了后5 s的運動表現(xiàn)。

表2 平均最大乳酸產(chǎn)生速率與跑步距離（運動時間）的關(guān)系（Mader et al.，1996）Table 2 Relationship between Mean Maximum Lactate Production Rate and Running Distance（Exercise Duration）（Mader et al.，1996）

作為三大能量代謝系統(tǒng)之一的無氧糖酵解供能在速度耐力訓練中具有重要作用。從代謝產(chǎn)物血乳酸的生成曲線看（圖5），還可以將其進一步分為快速動員能力、最大高峰能力和乳酸保持能力（通常也稱抗乳酸能力）3種（Gastin，2001）。短距離項目特別是100 m短跑顯然以前2種能力為主，但需要強調(diào)的是，無氧糖酵解的快速動員和使用是一種專門能力，它具有自身的生理機制并受其他因素影響。無氧糖酵解的快速動員能力可以通過訓練得到顯著提升，這種提升主要與糖原分解（水解）酶的活性增強有關(guān)，如磷酸果糖激酶（PFK）和己糖激酶（HK）等（Linossier et al.，1993；Parra et al.，2000；Rodas et al.，2000）。另一方面，無氧糖酵解能力同時還受到磷酸原和有氧能力的影響，較高的磷酸肌酸濃度可以延長其供能時間，減少無氧糖酵解的供能比例，從而在相同時間或速度條件下促進肌乳酸和血乳酸值下降（Hautier et al.，1994）。而有氧能力的增強也會間接影響到無氧糖酵解供能，對于100 m短跑或10 s運動來說，這種影響很低甚至可以忽略不計，但對于60 s左右的力竭性運動來說，有氧能力的提高可以有效降低同一時間或距離的血乳酸濃度（Hanon et al.，2010）。也有研究認為，有氧能力的提升可以明顯提高肌肉對酸性環(huán)境的緩沖能力，即提高機體對乳酸的耐受力（Spriet，1995）。由此可見，人體3個能量代謝系統(tǒng)之間存在相互影響，在運動中不能簡單地運用某一單一指標評價特定能力的優(yōu)劣。例如，不能簡單地用血乳酸值的高低來說明無氧糖酵解能力強弱（Hautier et al.，1994），而應將3個能量系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮，綜合評定。

圖5 不同持續(xù)時間的高強度運動中糖酵解系統(tǒng)供能特征Figure 5.Energy Supply Characteristics of Glycolysis System during High-Intensity Exercise with Different Durations

100 m能量代謝特征應在一個更大視角下進行解讀。Heck等（2003）在Mader等（1983，1996）能量代謝計算機模擬系列研究的基礎(chǔ)上，對短距離運動無氧代謝及其能力的診斷與評價進行了總結(jié)，揭示了在10 s和60 s全力跑中三大代謝系統(tǒng)的供能差異（圖6）：1）對于力竭性高強度運動而言，PCr的作用主要發(fā)生在運動的前程，距離越短主導作用越強，10 s運動的作用明顯大于60 s；2）糖酵解動員慢于PCr，在一定范圍內(nèi)，距離或時間越短，糖酵解的代謝速率（非代謝量）對運動表現(xiàn)的影響越大，隨著運動時間的延長，其速率對運動表現(xiàn)的影響逐步減小，而代謝量（乳酸量）逐步成為重要的影響因素；3）有氧能力（攝氧量）會影響力竭性高強度運動時的表現(xiàn)和代謝，運動距離（時間）越長作用越大，尤其對后程沖刺具有主導作用；4）pH值是人體酸堿平衡的重要指標，與血乳酸堆積的對應關(guān)系也被視為人體無氧乳酸緩沖或耐受能力，在高強度力竭性運動中，pH值的大小在一定程度上影響甚至決定了無氧糖酵解能力的水平，一般認為，通過有氧訓練該能力可以得到提升；5）無論是10 s還是60 s的運動，3個能量代謝系統(tǒng)都參與其中，且相互之間具有互補和制約關(guān)系。

圖6 10 s或60 s高強度運動過程中能量代謝模擬（Heck et al.，2003）Figure 6.Simulation of Energy Metabolism during All-Out Exercise for 10 s or 60 s（Heck et al.，2003）

綜上所述，能量代謝是包括100 m短跑在內(nèi)所有競技運動項目訓練的重要基礎(chǔ)，從生物學角度全面和深入地認識100 m短跑的專項供能特征，并以此為依據(jù)科學設(shè)計和實施訓練，是近年來世界和我國短跑運動水平快速提高的重要原因。位上可以將訓練分為6類，不僅覆蓋了短跑的主要肌群，而且突出了對短跑驅(qū)動力具有關(guān)鍵作用的髖伸肌群和踝屈肌群的訓練，即加強對用力模式相關(guān)主要肌群的針對性訓練?？梢钥闯觯瑹o論是一般準備期還是專項準備期，該訓練安排都將全身性力量訓練作為基本內(nèi)容，以確保力量素質(zhì)的全面發(fā)展。同時，不僅在一般準備期就將短跑主要肌群作為重要訓練內(nèi)容，而且專項準備期的力量訓練側(cè)重點明顯向伸髖肌群和踝屈肌群轉(zhuǎn)移。圖7右側(cè)餅圖將針對伸髖肌群的力量訓練分為一般性力量訓練（如山羊挺身、臀橋等）和符合專項動作模式的力量訓練（擺腿伸髖練習），可以看出專項準備期大幅度增加擺腿伸髖練習的比重，進一步突出力量訓練的專項性。同時，快速伸縮復合訓練，即反應力量訓練同樣是力量和爆發(fā)力訓練的重要內(nèi)容，通過不同形式的高強度（觸地時間＜100 ms）跳躍練習（單腿、雙腿、連續(xù)跳等），提升腿部反應力量水平，進而提升專項的腿部制動剛度和推動力。

3 方法與負荷——短跑訓練之關(guān)鍵

如果說神經(jīng)-肌肉用力模式和能量代謝特征是短跑訓練2個重要生物學基礎(chǔ)的話，那么短跑的訓練實踐就應該以此為依據(jù)做出回應和應變，這些回應和應變首先應發(fā)生在訓練的方法和負荷方面。方法和負荷是運動訓練設(shè)計與實施的2個重要內(nèi)容。方法是運動訓練的基本形式，是所有訓練刺激的載體，負荷是施加于人體生理和心理刺激的總和，不同運動能力需要運用不同的負荷量和強度進行有針對性的訓練，它決定了運動能力的發(fā)展。

訓練方法在運動形式上可以確定訓練的“靶目標”，對于100 m短跑這一時間短、速度快和對運動技術(shù)具有極高要求的項目，改善和增強專項肌肉用力模式是訓練方案需要解決的首要問題。Mann等（2018）長期運用現(xiàn)場診斷方法助力高水平短跑運動員的訓練，運用運動學模型對運動員跑步技術(shù)進行現(xiàn)場診斷、評估和改進，其實質(zhì)就是從專項技術(shù)和運動員個體特征2個方面反復對跑步的用力模式進行優(yōu)化，使其不斷接近專項和個體的理想目標模型。當然，“用力模式”的優(yōu)化并不能只通過場地專項訓練解決，而需要各個訓練要素的協(xié)作與配合。因此，體能是優(yōu)秀短跑運動員的訓練重點，力量和爆發(fā)力訓練是世界精英短跑運動員訓練計劃安排的關(guān)鍵部分，訓練方式包括從一般性的深蹲、抓舉、挺舉、高翻練習到基于專項動作模式下的箭步蹲、分腿蹲、單腿硬拉等。如何將一般身體能力與專項緊密結(jié)合，如何發(fā)展專項所需要的體能，從能力發(fā)展的角度改進和完善短跑的用力模式是訓練方案需要解決的另一個主要問題。

我國優(yōu)秀短跑運動員東京奧運周期一般準備期和專項準備期中的6周力量訓練安排如圖7所示。從刺激部

圖7 我國優(yōu)秀短跑運動員東京奧運周期一般準備期（A）和專項準備期（B）中6周力量訓練安排Figure 7.6 Week Strength Training Program of General Preparation Period（A）and Special Preparation Period（B）in Chinese Elite Sprinters in Tokyo Olympic Period

負荷是運動訓練的核心，是解決專項能力和提升運動表現(xiàn)水平最重要的因素，近10年世界短跑整體水平的大幅度提升與訓練負荷的科學設(shè)計和實施具有重要關(guān)系。首先，在大量生物學研究的支撐和推動下，人們不僅關(guān)注具體訓練手段和方法的創(chuàng)新，而且將注意力聚焦到訓練負荷的安排，將100 m短跑突出的神經(jīng)-肌肉動員和募集特征及其相應能量代謝過程作為一種能力融入長期訓練，從負荷安排的視角進行系統(tǒng)訓練與培養(yǎng)；同時，在縱向上考慮不同年齡和水平運動員的特點，在橫向上兼顧多種素質(zhì)與能力之間的匹配關(guān)系。其次，在整體安排上，高度重視訓練負荷的強度、疲勞、恢復及它們之間的關(guān)系。在理念上，科學認識訓練疲勞與恢復的關(guān)系，從能量代謝角度區(qū)別不同距離和時間的力竭性運動的專項特點，更加強調(diào)對運動員機體的動員和募集能力的訓練，不以身體的疲勞程度作為衡量和評價訓練質(zhì)量的唯一標準，降低甚至避免機體長時間的疲勞積累。在訓練上，進一步明確以短距離、高強度和適宜間歇的訓練負荷原則，突出爆發(fā)力、速度以及速度保持的訓練，同時注意最大力量和有氧能力等重要基礎(chǔ)能力與專項能力之間的關(guān)系及其協(xié)調(diào)發(fā)展。

Haugen等（2019b）基于短跑的理論和實踐成果總結(jié)了世界短跑精英選手訓練方法（表3），以決定運動員運動表現(xiàn)的各種專項能力為出發(fā)點，對跑動距離、負荷強度、間歇時間和每節(jié)課訓練量等訓練要素進行量化，以期規(guī)范和指導訓練負荷的設(shè)計與實施。盡管該研究更多的是從方法學角度歸納短跑訓練的設(shè)計，但在內(nèi)容上反映出明顯的生物學特點，比如各種能力的訓練參考了ATP-PCr和無氧糖酵解的供能比例、時間、速度和恢復時間。同時，該研究還針對具體的訓練課負荷量及訓練后恢復時間提出了建議，強調(diào)了刺激與恢復在短跑訓練中的關(guān)系。

表3 短跑訓練方法的實踐總結(jié)（Haugen et al.，2019b）Table 3 Summary of Practice in Sprint Training（Haugen et al.，2019b）

需要注意的是，從訓練負荷而不是僅從方法的角度對訓練進行研究是世界短跑發(fā)展的一個重要趨勢。運動能力的提高是一個長期訓練和機體適應的過程，是各種負荷刺激疊加和疲勞恢復交互作用的結(jié)果。從負荷的角度對短跑訓練進行設(shè)計，可以更加廣泛和全面地考量各種不同因素對訓練的影響，其中最為重要的是可以將能量物質(zhì)的儲備、動員速率和可訓練度等作為訓練的依據(jù)，提高訓練的針對性和實效性。另一方面，對訓練負荷的關(guān)注不僅體現(xiàn)在以往的訓練課的負荷層面上，還應高度重視中、長期的訓練負荷安排，將短跑重要能力的訓練貫穿整個訓練過程，運用多種檢測方法監(jiān)控不同能力的發(fā)展，尤其是從能量代謝的角度檢測和評估不同供能系統(tǒng)的變化，科學控制訓練負荷。

4 啟示與建議——我國短跑訓練之見

隨著世界短跑運動水平的快速提升，近年來已有許多研究從不同角度對短跑訓練進行分析和探討（姜自立等，2019；蘇炳添 等，2019；Hargreaves et al.，2020）。這些研究的共同點在于，從跑的專項技術(shù)模式和能量代謝視角探究短跑專項特征和揭示訓練規(guī)律，在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)訓練存在的問題，通過改進、調(diào)控訓練方法和負荷提高訓練的針對性與實效性。

然而，雖然我國短跑運動水平呈現(xiàn)快速發(fā)展之勢，在重大比賽中取得優(yōu)異成績并涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀運動員，但在整體上仍與世界存在一定差距，尤其是在生物學基礎(chǔ)研究和訓練方法創(chuàng)新方面存在明顯不足，在技術(shù)特征、供能方式等一些關(guān)鍵問題的認識和訓練上仍存在不清晰、不確定甚至錯誤的現(xiàn)象。我國短跑運動水平的提升基本集中在100 m項目和國家隊層面，同屬短跑的200 m和400 m項目仍大幅度落后世界水平。因此，必須從理論和實踐2個方面全面分析短跑訓練，特別是要從運動生物學的層面深入探究，而不是僅僅從訓練方法論的角度吸納和借鑒國外既有研究成果，應在反思現(xiàn)有訓練理念、負荷安排與方法的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，構(gòu)建符合我國運動員的短跑訓練體系。

1）全面了解和深入分析世界短跑訓練的發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢，從多渠道、多層面梳理、分析及總結(jié)短跑的生物學基礎(chǔ)研究和訓練實踐研究成果。須認識到，及時了解和掌握先進的研究成果尤其是重大關(guān)鍵理論和方法對訓練具有方向性和整體性影響，對項目的持續(xù)發(fā)展具有重要作用。

2）科學探索和認識專項特征，從源頭把握訓練規(guī)律和方向。用力模式和供能特征是短跑訓練的2個重要生物學基礎(chǔ)，要分別從生物力學和能量代謝方面認識專項和支撐訓練。用力模式是對短跑驅(qū)動力的詮釋，是短跑專項技術(shù)訓練和專項體能訓練的靶目標；供能特征是短跑訓練負荷制定與實施的基礎(chǔ)，是能力訓練和方法選擇的重要依據(jù)。

3）近年我國短跑訓練理念的轉(zhuǎn)變和運動水平的快速提升與專項特征的深入認識和科學解讀密切相關(guān)。用力模式改變并推動了專項技術(shù)訓練及與之相關(guān)的力量訓練方法和要求，提高了訓練效率和針對性。對專項能量代謝特征的清晰認識奠定了訓練的基礎(chǔ)，揭示了我國運動員長期存在又難以解決的“后程降速”問題的生物學原因，促進了訓練思路的改變，以及新型訓練方法的應用和訓練負荷的高效合理配置，在保持甚至提升前程速度優(yōu)勢的情況下，有效遏制和解決后程降速問題。

4）加強基礎(chǔ)性研究是我國短跑未來發(fā)展的一項重要任務。必須認識到，短跑是一項受先天遺傳因素影響高，后天訓練可塑性低的運動項目，中國短跑盡管取得了巨大進步，但無論在個體成績還是在群體實力上與世界仍存在很大差距，要縮短差距不能只依靠“外援”，而必須進行自主知識產(chǎn)權(quán)研究，特別是運動生物學下的基礎(chǔ)性研究，從根本上提高我國短跑運動員的運動水平和國際競爭力。

5）不斷對我國短跑訓練實踐進行總結(jié)和探索，形成具有中國特色的短跑科學化訓練體系。運動訓練的科學化是提升競技成績的根本原因，理論與實踐的發(fā)展在局部上往往并不具有線性關(guān)系，理論研究出色的國家可能并不能培養(yǎng)出優(yōu)秀的短跑運動員，杰出的學者也許并不是優(yōu)秀的教練員，理論與實踐一直存在“隔閡”。因此，必須遵從運動訓練的規(guī)律，同時從理論研究和實際訓練兩方面對短跑進行深入研究。對我國短跑當前的訓練進行系統(tǒng)梳理與分析，基于技術(shù)訓練、負荷安排、方法選擇等方面的數(shù)據(jù)對蘇炳添、謝振業(yè)等現(xiàn)役優(yōu)秀運動員的訓練進行跟蹤分析，采集客觀、有效的數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫并從中探尋規(guī)律，最終構(gòu)建符合中國實際的短跑訓練體系。

6）未解和有爭議問題應成為我國短跑研究的重點?？v觀世界短跑研究，仍存在許多尚未解決或有爭議的問題，有些是由于實驗設(shè)備、方法限制或計算模型尚不能滿足研究的需求（如100 m的專項能量代謝問題），有些是由于實驗設(shè)計和測量尚不能與專項相匹配（如優(yōu)秀運動員的測量問題），當然也存在已有研究成果制約和固化人們認識的現(xiàn)象。提出并關(guān)注這些問題應成為我國短跑目前和未來研究的主要方向，這些問題的解決不僅可以快速提升我國短跑理論研究的水平，而且對訓練實踐具有重要指導意義。

5 結(jié)語

科學化訓練是世界競技體育強勁發(fā)展的動力。世界短跑的發(fā)展，尤其是中國在100 m短跑項目上的強勢崛起均離不開科學的引領(lǐng)和助力。在備戰(zhàn)2024年巴黎奧運會過程中，我國短跑項目又將面臨艱巨挑戰(zhàn)，科學研究和科學化訓練必將再次成為中國短跑再續(xù)輝煌的利器。