不同专项优秀运动员气体代谢水平比较研究

吕坤如 ，罗 正

(1. 武汉体育学院 教学科研实验中心, 湖北 武汉 430079；2. 武汉体育学院 研究生部, 湖北 武汉 430079)

不同专项优秀运动员气体代谢水平比较研究

吕坤如1，罗 正2

(1. 武汉体育学院 教学科研实验中心, 湖北 武汉 430079；2. 武汉体育学院 研究生部, 湖北 武汉 430079)

探讨不同专项运动员的心肺机能适应性特征和能量代谢特征，为不同体育项群的项目特点提供生理学基础. 通过对武汉体育学院男子公开级赛艇运动员与男子轻重量级古典式摔跤运动员在递增负荷运动过程中气体代谢变化特征进行比较研究发现，递增运动至力竭时，赛艇组心率(HR)、呼吸频率(RR)和氧通气当量(VE/VO2)显著低于摔跤组，最大摄氧量(VO2max)显著高于摔跤组；运动中后期呼吸商(RQ)非常显著低于摔跤组；达到无氧阈(AT)时，赛艇组潮气量(Vt)、通气量(VE)、摄氧量(VO2)和氧脉搏(VO2/HR)非常显著高于摔跤组.

赛艇；古典式摔跤；优秀运动员；气体代谢

以往不同专项运动员在递增负荷时采用同一运动负荷方式进行实验，很难如实测出真实的气体代谢水平. 本研究通过对优秀男子公开级赛艇运动员与优秀男子轻重量级古典式摔跤运动员在适宜运动负荷方式的递增负荷运动中气体代谢变化进行比较，探讨不同体育项群的运动员心肺机能和能量代谢特征，为运动训练效果评价提供相互借鉴的平台.

1 实验对象与方法

1.1实验对象

武汉体育学院男子公开级赛艇运动员11名，其中国家健将级6名，一级运动员5名；武汉体育学院男子轻重量级古典式摔跤运动员11名，其中国家健将级4名，一级运动员7名. 按体能主导因素分类，赛艇运动属于耐力性项群的运动项目，古典式摔跤(以下简称摔跤)运动属于速度力量性项群的运动项目. 受试者身体特征见表1.

表1 受试者身体特征(± s)

表1 受试者身体特征(± s)

注：*指两组间不同水平的指标有显著性差异(P<0.05)，以下相同.

组 别 年 龄/岁 身 高/cm 体 重/kg 训练年限/年摔 跤 20.1±1.1 179.0±2.7 85.7±5.4 4.8±0.7赛 艇 19.5±0.8 192.1±1.7* 87.4±4.2 4.5±0.5

表1中两组的身高指标之间有显著性差异(p<0.05)，经过相关分析，身高指标与本文其它测试指标(VO2、Vt、VE等)之间零相关.

1.2实验仪器

MAX-Ⅱ运动心肺功能测试系统、Mercury4.0型运动跑台、ConleptⅡ赛艇测功仪.

1.3实验方法

1.3.1选择适宜的运动负荷方式

赛艇运动员多是利用赛艇测功仪模拟比赛练习耐力运动，选择赛艇测功仪作为运动负荷方式适宜；摔跤运动员用中长跑运动练习耐力运动，选择运动跑台作为运动负荷方式适宜.

1.3.2实验步骤

实验步骤：受试者做完准备活动后，配戴呼吸面罩和心率发射器站立或静坐于测试仪上，用MAX-Ⅱ运动心肺功能测试系统监视数分钟，待心肺功能指标正常时，再按照递增负荷运动方案进行实验.

运动跑台的方案：初始速度8km/min，每分钟递增1km/min，直至力竭；赛艇测功仪的方案：初始功率75w，每分钟递增25w，直至力竭.

1.4测试指标

Gulliver’s anti-colonial consciousness was further expressed in the third part of his travels.He described in details Laputa's repression of its inhabitants'rebellion:

摄氧量(VO2)、最大摄氧量(VO2max)、呼吸商(RQ)、氧脉搏(VO2/HR)、氧通气当量(VE/VO2)、心率(HR)、呼吸频率(RR)、潮气量(Vt)、通气量(VE)、通气无氧阈(AT)、负荷(LOAD)

1.5数据处理

1.5.1数据统计学分析

1.5.2 VO2max的判定标准

1)HR≥180b/min；2)RQ≥1.10；3)运动负荷增加而VO2不再增加或稍有下降；4)受试者运动至精疲力竭，再经反复鼓励仍不能维持设定负荷强度. 具备上述4项中3项即可判定[1].

1.5.3 AT的判定方法

判定AT的无创伤性方法有RQ法，V-Slop法和EQ法[2]. 本实验采用RQ法中RQ=1为判定AT的基本标准，再参考其它方法综合判定AT.

1.5.4按同一水平的VO2分类数据方法

赛艇测功仪与运动跑台的强度单位不同，前者以功率计量，后者以速度计量，两个强度单位之间没有明确换算公式,按LOAD分类数据不确切. 大量研究表明：在非稳态的递增负荷运动中，VO2与LOAD高度正相关，这与本实验结果相一致，赛艇组VO2与LOAD相关系数r=0.996，摔跤组VO2与LOAD相关系数r=0.991，按同一水平的VO2分类数据比按LOAD分类数据确切(同一水平的VO2以下简称VO2)，保持VO2与LOAD相关性. 按VO2分类数据方法：(1)选择三级基准VO2的参考点，分别是摔跤组的初始负荷强度、RQ=1.0、RQ=1.1， 后两级基准 VO2的参考点代表 AT、V02max判定标准的临界值. 以参考点确定的VO2为基准. (2)将两组受试者分别按VO2max排序，且一一对应. （3）以摔跤组的基准VO2选定赛艇组的相对应VO2，三级VO2的P值依次为0.96、0.93、0.91. (附表3)

表2中两组VO2处于同一水平(P=0.94).

2 研究结果与分析

两组运动员在适宜专项特点的运动负荷仪上进行递增负荷运动实验，测得指标见表2—5.

表2 直立位安静时各项测试指标(± s)

表2 直立位安静时各项测试指标(± s)

组别 RR/(br/min) Vt/ml VE/(l/min) VO2 /(ml/min) RQ HR /(b/min) VO2/HR /(ml/b) VE/VO2摔跤 16.8±3.5 604±89 10.16±2.33 302±46 0.85±0.08 78.5±8.9 3.6±0.5 33.6±4.2赛艇 15.5±2.7 579±71 8.86±1.74 286±30 0.82±0.09 65.3±7.1* 4.4±0.3 30.9±2.9

表3 VO2 分类的各项测试指标(± s)

表3 VO2 分类的各项测试指标(± s)

注：**指两组间不同水平的指标有非常显著性差异(P<0.01)，以下相同.

V级数02组RR别VO2 /(ml/min)/(br/min) Vt/ml VE /(l/min) RQ HR /(b/min) VO2/HR /(ml/b) VE/VO2 LOAD摔1 赛艇 1503±229 26.6±6.1 1236±246 32.32±7.69 0.75±0.07 107.3±9.3 13.9±1.5 21.4±3.3 87±13/w跤 1479±320 33.1±1.7* 1085±171 36.51±6.61 0.81±0.09 120.6±13.5* 12.2±2.6 24.8±1.6* 8/(km/min) 2 赛艇 3402±550 42.3±8.8 1969±346 81.99±22.12 0.91±0.55 152.0±9.9 22.3±2.2 24.1±2.9 225±35/w摔跤 3380±541 51.3±4.1* 1860±200 95.70±15.52 0.998±0.04** 168.0±10.6* 20.0±3.3 28.3±2.1** 13.0±1.3 /(km/min) 3 赛艇 4065±428 48.3±9.7 2283±356 110.23±24.82 0.988±0.05 170.3±5.4 23.9±1.9 26.9±3.8 283±25/w摔跤 4124±505 58.8±6.5* 2215±225 130.27±18.18 1.098±0.04** 182.1±11.5* 22.6±3.3 31.6±3.0* 16.0±1.3 /(km/min)

表4 AT时主要测试指标(± s)

表4 AT时主要测试指标(± s)

组别 Vt/ml VE/ (l/min) VO2 /(ml/min) HR/(b/min) VO2/HR /(ml/b) AT /(%VO2max) LOAD摔跤 1860±200 95.70±15.52 3380±541 168.0±10.6 20.0±3.3 79 13±1.3/(km/min)赛艇 2288±246** 112.74±13.13* 4213±406** 172.5±8.7 24.3±1.8** 85 286±11/w

表5 VO2max时主要测试指标(± s)

表5 VO2max时主要测试指标(± s)

组别 Vt/ml VE/(l/min) VO2/(ml/min) RQ HR/(b/min) VO2/HR /(ml/b) LOAD摔跤 2270±186 134.09±19.44 4201±450 1.12±0.03 184.5±12.4 22.8±3.0 16.5±1.2/(km/min)赛艇 2684±264** 160.37±20.35 4974±394** 1.13±0.02 184.8±7.4 26.9±1.7** 350.0±0.0/w

2.1 VO2分类的有关指标分析

VO2是评价机体有氧代谢能力水平的指标. VO2水平高低与呼吸、循环、肌肉以及神经一内分泌调节等机能能力有密切关系[3].

2.1.1心率(HR)

如表2和表3所示，赛艇组HR显著低于摔跤组(P<0.05)，说明赛艇运动员神经机能的调节能力强，维持心率稳态性水平高. 心率变化是自主神经的交感神经与迷走神经活动共同作用结果. 有研究表明，有氧耐力训练使迷走神经活动增强，交感神经活动呈减弱趋势，自主神经平衡表现为迷走神经占优势，心率就降低，而无氧耐力训练自主神经调节功能相对较稳定[4]. 由于赛艇运动是耐力性运动，摔跤运动是速度力量性运动，两项运动的性质决定有氧耐力训练和无氧耐力训练所占的比例不同，所以两项运动员HR存在差异.

2.1.2氧通气当量(VE/VO2)与呼吸频率(RR)

运动中氧通气当量的大小能反映人体吸氧的效率，氧通气当量越小，说明人体吸氧效率越高. 当VO2一定时，VE/ VO2的大小与呼吸系统机能能力有关[5]. 表3所示，赛艇组VE/ VO2始终小于摔跤组(P<0.05或P<0.01)，VE在三级V02中依次小于摔跤组11%、14%、15%，但无显著性差异(P>0.05)，说明赛艇运动员的肺通气肌能以最小肺泡通气量交换单位相同的氧. 赛艇组RR始终小于摔跤组(P<0.05)，佐证了最小肺泡通气量主要依靠降低呼吸频率来实现. 赛艇运动员呼吸频率相对低，提高呼吸肌的效率. 再者，赛艇运动员主要训练手段是赛艇测功仪和赛艇，运动时四肢与躯体协同动作，呼吸肌得到充分性、连续性收缩和舒展，而摔跤运动员主要训练手段是哑铃、杠铃、双人抢甩，呼吸肌得到间隙性、局部性锻炼，所以摔跤运动员呼吸系统功能不如赛艇运动员.

2.1.3 呼吸商(RQ)

RQ是反映机体能量代谢特征指标[6]，在递增负荷运动中它与百分比最大摄氧量强度正相关. 从直立位安静状态到1级VO2时，赛艇组为30%V02max，摔跤组为35%V02max，两组RQ均下降0.81以下，表明两组运动员机体内主要以脂肪为底物的有氧供能，自由脂肪酸(FFA)的氧化有利于节约肌糖原消耗，推迟肌肉疲劳. 赛艇组RQ小于摔跤组，表明赛艇运动员的FFA贮量相对较多，FFA氧化功能能力相对较强. 自2级VO2之后，两组 RQ继续增加，赛艇组 RQ显著小于摔跤组(P<0.01). 到 3级 VO2时，赛艇组为82%V02max，RQ<1，表明赛艇运动员机体内主要以肌糖原为底物的有氧供能. 而摔跤组为98% V02max，RQ=1.098，表明摔跤运动员机体内由有氧能系统供能减缓和酵解能系统供能加速的混合供能. 以上特征可以看出，赛艇运动员处在有氧耐力阶段，而摔跤运动员已进入疲劳，说明在VO2下赛艇运动员潜在有氧能力大，可能与肌肉纤维类型、线粒体数及酶活性、组织换气中的弥散能力和能量底物贮量有关.

2.2 AT时VO2与AT值的分析

许多学者证实，在VO2max不再增长时，AT的增长与耐力运动成绩之间相关程度比VO2max更高，AT是评价有氧代谢能力水平又一个重要指标[7].

表4所示赛艇组的AT值高于摔跤组，且AT时赛艇组VO2比摔跤组增长24.6%，且有非常显著性差异(P<0.01)，说明赛艇运动员有氧耐力远高于摔跤运动员. 赛艇组VO2/HR、Vt比摔跤组增长21%、23%，且有非常显著性差异(P<0.01)，Vt是两组VE间有显著性差异(P<0.05)的主要影响因素. 由此可见赛艇运动员AT时VO2主要与肺通气功能的呼吸深度，心脏功能的心膊量，骨骼肌中的慢肌纤维及部分氧化型快肌纤维的氧化能力有密切关系. 有研究表明，采用无氧阈强度或略低于无氧阈强度训练能有效促进机能适应性改变. 男子公开级赛艇运动员耐力划训练超过 160km/周，冬训时，有氧训练量占整个训练量的 86%～94%，夏训时占70%～79%[8]；而优秀摔跤运动员一般耐力训练方法有8 000m越野跑，3 000m、1 000m计时跑等，在周训练中主要安排周末或大运动量课后[9].

2.3 VO2max的分析

表5所示，赛艇组的VO2max比摔跤组增长18%，且有非常显著性差异(P<0.01)，说明赛艇运动员最大有氧能力水平明显高于摔跤运动员. 影响VO2max的心肺功能因素及肌肉氧化能力与AT相似，但有差异. AT时，赛艇组与摔跤组的VE:VO2/HR分别为4.6:1,4.7:1；VO2max时，却分别为6:1，5.9:1. 表明从AT到VO2max阶段，两组的VE快速增长，VO2/HR相对维持在原有水平，反映了人体的心搏量水平和肌肉的氧化能力是制约VO2max水平高低的重要因素. 影响两组VO2max差异的因素还与项目训练要求有关，赛艇训练要求是长时耐力划紧接冲刺划，而摔跤训练要求是间隙性短时抗衡与瞬间抱摔.

3 结语

本研究探讨赛艇和古典式摔跤运动员心肺功机能及能量代谢特征进行比较研究，递增运动至力竭时，赛艇组HR、RR和VE/VO2显著低于摔跤组，VO2max显著高于摔跤组；运动中后期RQ非常显著低于摔跤组；达到AT时，赛艇组Vt、VE、VO2和VO2/HR非常显著高于摔跤组. 由此揭示了不同专项训练特点对两组运动员有氧代谢能力影响，充实有氧代谢能力水平评价系统，并且提供一种不同专项负荷仪参与递增负荷运动实验的数据分类方法.

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Comparative Study on Gaseous Metabolism in Athletes with Different Sports Items

L□ Kun-ru1，LUO Zheng2
(1.The Experimental Centre of Teaching & Research, Wuhan Sports University, Wuhan 430079, China; 2. Post-graduates Section, Wuhan Sports University, Wuhan 430079, China)

Inquiring the features of adaptable change and characteristics of energy metabolism of cardiopulmonary function in different special athletes, this study provide physiological basis for different item-group in sports. Compared the gaseous metabolism of male rowers with male Lucha greco-romanas of Wuhan Sports University during incremental exercise, the results indicated that during overall period of exercise the rowers’ HR, RR, and VE/ V02were significantly lower than Lucha greco-romanas, in contrast, VO2maxwas higher significantly . In the Middle and Later Periods of exercise, the rowers’ RQ was lower than Lucha greco-romanas, significantly. The rowers’ Vt, VE, VO2and VO2/HR at AT were higher than Lucha greco-romanas, significantly.

Rower; Lucha greco-romana; Excellent athletes; Gaseous metabolism

G804.2

A

1009-2854(2010)08-0020-04

2010-06-26

吕坤如(1951— ), 男, 湖北武汉人, 武汉体育学院教学科研实验中心实验师.

徐 杰）