交变负荷训练对机体影响的实验研究

徐树礼，王兴泽

（1.聊城大学体育学院，山东聊城252059；2.赣南师范学院体育学院，江西赣州341000）

运动员进入高水平力量训练阶段的一个主要特征是竞技能力可塑空间逐渐减小，专项最大力量提高速度日趋减慢，导致其对训练手段和负荷的要求显著增强，只有那些非常专项化、个体化和高强度的非常规才能突破已形成的平衡，在更高层次上建立新的平衡，达到提高最大力量的目的，本实验采用交变负荷力量训练能使运动员在正常训练的心理状态下冲击个人极限强度，使机体产生适应以提高其机能，探讨交变负荷力量训练系统中“交变负荷力量训练法”与“传统杠铃力量训练法”之间的差异，同时监督肌肉力量、身体形态指标的变化，解决传统力量训练中高原期竞技能力的发展问题。

1 研究对象和研究方法

1.1 研究对象

上海体育学院附属竞技体校女子举重运动员，样本含量20，其中运动健将8人（曾获得全运会、全国锦标赛、冠军赛前八名，有2006年世界女子举重锦标赛冠军邱红梅，现国家队服役），训练年限6年以上，年龄18～21岁，体重级别58、

75k g级，其余均为一级运动员，训练年限3年以上，年龄17～19岁，体重级别48、53、58、69、75k g级（依照级别按比例随机分成对照组和实验组）。

1.2 训练仪器及界定“交变负荷训练系统”

1.2.1 训练仪器。自制振动台。上海体育学院理工类博士后危小焰教授2001年设计出国内第一台用于竞技训练的振动台，当年经上海市教委验收。此振动台于2004年6月运抵国家体育总局训练局举重训练馆，2008年在奥运科技攻关举重项目中应用。下图为交变负荷训练系统中力量练习部分图示：图1为交变负荷训练系统部分装置；图2、3、4为该系统训练中深蹲训练过程。

图1

图2

图3

图4

1.2.2 界定“交变负荷训练”。负荷是指身体受到的力和力矩（N i g g，1985），交变负荷是一种在固定杠铃质量的前提下，使运动员有机体在垂直振动的振动台上进行限定负荷刺激，可根据运动适应的需要采用电脑控制振动频率、加速度和振幅的大小，使其对机体达到施加固定负荷范围内的变化负荷刺激，有机体在此状态下进行训练适应而改变机体内的各种组合，运动员所承受这种在一定范围内变化的负荷称为交变负荷，主要包括杠铃负荷、振动刺激、躯体质量、心理负荷以及本体感应的总和。

根据负荷作用于人体的部位和传导方式，可将负荷相对划分为局部负荷和全身负荷，本实验主要涉及全身负荷，训练周期完全服从附属竞技体校的两周大一周小的训练负荷周期模式。

1.3 实验方案及监控实施

1.3.1 实验方案。测试地点：上海体育学院运动生物力学实验室。测试人员4人：孙泊（运动生物力学在读博士）、赵丙军（体育教育训练学在读博士）、王兴泽（国家女子举重队奥运攻关科研人员）、徐树礼（体育教育训练学硕士）。

训练项目：在自制振动台（加速度a＝2g，g＝9.8m/s 2，振幅λ＝6～8mm）上做后深蹲练习。运动量：每次8～10组，每组3～5次；强度：40％～70％。振动频率：10～12H z，总体预设：1～2周，10H z：3～4周，10～12H z；5～6周，12H z（根据实验对象的个体差异，包括性别、体重、体脂等具体设定）。实验前、后两周内测试腿部力量（等速肌力矩）、躯干支撑力量（预蹲）和腿部力量通过躯干的传递力（后深蹲）。

1.3.2对照组训练方案［1］。每周训练三次，每次12组，每组1～3次，动作与举重台上的后深蹲一样，共实验8周（表1）。8周后有1周的调整测试期，之后进入传统举重训练阶段8周，这之后再进行测试。

表1 课次训练安排结构

1.3.3 实验组训练方案。训练负荷完全等同于对照组训练方案中的负荷，只是在交变负荷力量训练系统做后深蹲力量训练，使全身一直受到特定频率的垂直交变刺激。其频率范围为10～30H z，加速度为15～20m/s 2，振幅为2～6mm［2］。

1.4 评定指标的测定

实验前、后一周，对受试者在举重台上利用传统训练方式进行指标测定。测试前运动员必须作好充分的准备活动，实验对象都需按照实验的要求在仪器上多熟悉几次后再进行测试以确保实验对象各部力量的正常发挥和测试的准确性，确保实验的可比性。

1.4.1 动力学测试。①举重台后深蹲最大负荷：实验对象作完准备活动后，杠铃由轻负荷开始逐渐达到只能后深蹲蹲起一次的最大负荷，此最大负荷值作为实验对象后深蹲评价指标（测试三次取最大值），用平均最高值除以各自体重所得值的均数作为振动负荷训练腿部力量通过躯干的传递能力的测试指标。②躯干支撑力量（预蹲）的指标测试：实验前、后两周内三次训练中测试并记录预蹲成绩平均最高值，用平均最高值除以各自体重所得值的均数作为振动负荷训练躯干支撑能力的测试指标。③静力性最大力量：要求实验对象充分活动开，站在测力台上，膝关节呈120°，用肩部顶住杠铃，而杠铃紧固在立地杠铃架上，听到号令后，实验对象用最大的力量向上顶，由于杠铃静止不动，实验对象下肢用力表现为静力性力量，该力量表现为开始为零，T毫秒后达到最大值。采样频率为100H z，时间为3s。④等速肌力矩测试：举重运动员的腿部力量评价是采用膝、髋关节等速肌力矩测试，单位体重最大前屈与后伸之和作为评定指标。采用美国产B I O D E X多关节等速测试系统，对实验对象实验前后同等条件下进行膝关节向心60°/s×5、离心60°/s×5测试，髋关节向心60°/s×5的测试，将其结果进行统计分析。

1.4.2 生物学测试。①体脂：采用常熟产体星牌卡钳，在上海体育学院康复系教研室测试。实验对象在全身放松状态下测试，测试部位为：肩胛下部、上臂部、大腿前部及欧姆龙手指测试。工作人员为上海体育学院运动人体科学系教师，体密度使用公式：美国C o n s o l a z i o的公式：青年女子D b＝1.06234－0.00068＊肩胛下皮褶厚度－0.00039＊上臂部皮褶厚度－0.00025＊大腿部皮褶厚度；体脂率推算公式B r o ze k公式F％＝（4.57/D b－4.142）＊100。②体重测试：个人体重采用三次晨练前体重测试数据的均数，再求出n个实验对象体重的平均数作为体重的评价指标进行监控。③围度测试：采用周末未训练时两次测试求得均数的围度值，其中对实验对象大腿、小腿以及臀部采用皮尺进行测量（大小腿左右平均），针对3个数值的均数进行前后对照。

1.5 统计处理

运用S P S S 11.0的均值比较中配对T检验和独立样本的T检验对有关参数进行统计分析，均在95％置信区间进行检验及数据的处理。

2 结果与分析

2.1 两种力量训练方法对下肢的影响

2.1.1 后深蹲力量。由表2可见，实验后实验组在举重台上后深蹲的力量增长明显高于对照组，实验前后比较具有非常显著性差异（P＜0.005）。而对照组增大不明显，实验前后比较具有统计学意义（P＜0.05）。实验后两组具有非常显著性差异（P＜0.005）。

表2 实验前后后深蹲蹲起最大负荷平均数（k g）

2.1.2 后深蹲振动刺激训练对疲劳感的影响。实验组的队员在后深蹲振动刺激训练中疲劳感比对照组偏低。此现象可能是实验对象相对于本人在举重台上所持的负荷强度小，心理上的一种感觉，但在振动刺激对人体的生理基础中可以解释为，这种疲劳感偏低是由于神经系统产生的应激性和适应性反射。因交变负荷刺激产生的“张力性振动反射”由单突触闭合和多突触非闭合两种传导途径进行调节，后者的调节途径经过中枢神经系统易导致中枢神经系统的疲劳，但后者对前者具有一定的调节作用，通过这种调节作用使快慢肌发放冲动的频率尽量接近一致，提高了运动神经原发放冲动的同步性。在后深蹲振动刺激训练过程中，人的神经系统和肌体中有一种“弛张现象”，由于长时间接受类似刺激，实验组Ⅱ的队员交变负荷刺激时神经系统的活动呈现出适应性的变化，使其疲劳感偏低。

2.1.3膝关节120°时静力性最大力量。由表3可以看出，实验后实验组膝关节120°时，下肢的最大静力性力量明显增大，前后比较具有非常显著性差异（P＜0.005）；对照组实验后肌力也增大，前后比较具有统计学意义（P＜0.05），但明显小于实验组。实验后组间比较具有非常显著性差异（P＜0.005）。

表3 实验前后膝关节120°静力性最大力量平均数统计

2.1.4 下肢等速收缩相对峰值肌力矩。由表4可以看出，实验后对照组和实验组屈伸肌群相对峰值肌力矩都比实验前明显增大，但实验组力量增大明显高于对照组，而且实验屈肌增大的幅度要高于实验伸肌的增长幅度，组内具有非常显著性差异（P＜0.005）。对照组也存在屈肌肌群增长大于伸肌肌群的现象，组内比较具有统计学意义（P＜0.05）。组间比较具有非常显著性差异（P＜0.005）。

表4 实验前后髋关节等速向心60°/s收缩相对峰值肌力矩变化（N－M/KG）

实验后，实验组屈伸肌肌群相对峰值肌力矩都比实验前明显增大，而且增大的幅度基本保持一致，组内比较具有非常显著性差异（P＜0.005）；对照组屈伸肌肌群相对峰值力矩也有所增长，组内比较具有统计学意义（P＜0.05）（表5）。组间具有非常显著性差异（P＜0.005）。实验前后两种训练方式导致峰值力矩的增长幅度的明显差异，这其中显示出实验组中伸肌肌群的增长幅度稍高于同种状态下屈肌肌群力量的增长。

表5 实验前后膝关节等速向心60°/s收缩相对峰值肌力矩变化（N－M/KG）

2.1.5 实验前后膝关节肌群等速离心60°/s收缩相对峰值肌力矩的变化。由表6可以看出，实验后实验组屈伸肌肌群离心相对峰值肌力矩的提高幅度高于对照组，组内比较具有非常显著性差异（P＜0.005）；对照组实验后增长不明显，但组内具有统计学意义（P＜0.05）。组间比较具有非常显著性差异（P＜0.005），此时离心肌肌群的增长幅度高于以上向心屈伸肌群的相对峰值肌力矩。

表6 实验前后膝关节等速离心60°/s收缩相对峰值肌力矩变化（N－M/KG）

2.1.6躯干支撑能力（预蹲）。通过表7可以看出，振动负荷辅助举重训练后实验对象在原来基础上躯干支撑能力即预蹲在单位为k g体重下可以增长7.83％，组内比较具有显著性差异（P＜0.05），在此仅能说明通过振动负荷辅助训练后，优秀实验对象的躯干支撑能力得到了进一步发展。总之，交变负荷训练前后，实验组比对照组肌力（举重后深蹲、膝关节120°静力性最大力量、B I O D E X等速肌力矩三类数据）增长范围10％～16％；肌力增长后保持性良好。

2.2 交变负荷训练对实验对象身体形态的影响

2.2.1 体重影响。在实验过程中，实验前后及实验过程中每周三清晨空腹测体重以观察其变化，精确到0.01k g。以下为各级别实验对象体重在实验过程中的变化趋势：由表8可知实验组的体重变化与对照组均呈现增长趋势，两组的变化基本不存在大的差别，属于正常生理增长范围，但实验组的增长趋势稍低于对照组。

表7 单位体重预蹲成绩变化±S D，k g）

表7 单位体重预蹲成绩变化±S D，k g）

实验前 试验后 增值％预蹲2.10±0.072.57±0.060.47±0.07 7.83

表8 体重变化（k g）

2.2.2围度。由表9可以看出，实验组实验对象臀围、腿围的变化趋势与对照组变化大体一致，均属于正常生长范围，但实验组增长幅度总体稍低，组内比较不明显，组间也不具有统计学意义。

表9 围度变化

2.2.3体脂。体脂可以间接反应实验对象肌肉变化情况，根据实验前后测试结果反应，实验组实验对象的体脂变化总趋势在增长，但增长的幅度总体上低于对照组；而对照组实验对象的体脂变化属于正常生长范围，组间具有统计学意义（P＜0.01）。从数据上反映出实验组小级别实验对象体脂增长稍多，大级别实验对象体脂增长稍低于传统组（表10）。

表1 0体脂变化（¯x）

总之，交变负荷训练对体重的影响正常，体脂总体下降和形体围度的影响正常。

4 结 论

交变负荷能够在短期内使训练有素的肌肉力量明显增长，而且回到传统训练中增长的肌力不会下降。从身体形态来看，体重、围度、体脂不具显著性差异。

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