6周浅水跑训练对有氧能力及1 500m跑成绩的影响研究

张晓晖

Shanxi University，Taiyuan 030006，China.

1 问题的提出

1.1 陆上有氧训练的不足

陆上长跑训练一直是用来发展有氧能力和耐力的传统方式，其中多数是在硬表面完成，尽管有氧训练的强度低，但由于它在整个训练中所占的比例较大，由于下肢肌肉骨骼反复受到地面冲击力的作用，势必造成神经肌肉系统负担过重，进而引起关节和肌肉的损伤，造成诸如外胫夹，应力性骨折，肌肉劳损，骨盆，膝及踝关节等损伤，不少运动员不得不减少训练或暂时停止下肢承重训练［22］，然而对于运动员来说，3周的休息会导致心肺功能显著下降，6周休息则会使最大摄氧量下降14%～16%［20］，这对高水平运动员来说损失难以估量。

当运动员处于过度疲劳或伤病恢复期时，往往需要避免进行承重训练，当前，游泳、骑自行车是许多耐力项目经常采用的发展有氧耐力的非负重形式的训练手段，经常进行这样的训练，虽然对发展有氧能力有一定的作用，但它们的运动形式最大的缺陷是动作缺乏特异性，参与动员的肌肉或肌肉的用力顺序与专项动作有分歧，无法有效地提高整体的专项运动能力［1］，因为这种练习方式生物力学与实际的专项动作技术、速度等方面存在明显差异，过多地进行该练习，反而会破坏原有的神经－肌肉联系，不利于专项运动成绩的提高［5］。

陆上有氧训练的另一缺点也是显而易见的，从适应理论的角度分析，参与有氧训练的主要肌肉是慢肌纤维，有氧训练比例的增加势必会造成对快肌纤维刺激的减少，进而影响运动员最大力量和快速力量的增长［2］，为此，如何解决有氧负荷下快肌的训练问题成为增加有氧训练比例的关键。

因此，需要寻找更多样化的训练方法和手段发展有氧能力，尤其是那些专项本身容易引起关节、韧带和肌肉损伤的项目，应该选择那些既能够有效发展有氧能力，又安全的运动形式作为有氧训练的辅助手段。

1.2 水中有氧训练的出现

水中跑训练的出现可追溯到20世纪80年代，1984年洛杉矶奥运会前，一些需要康复的运动员来到美国运动医学学会医治损伤，并体验了一种新的康复性训练——水中训练，期望当损伤恢复时，依然能保持自己一流的体能水平。当时多数教练员和运动员只是把水中训练作为一个有效的应急交叉训练方式，以保持运动员康复期间的体能水平和训练的积极性，但之后的变化出人意料，Mary Decker Slaney在水中训练一个月后创造了2 000m世界纪录；Joan Benoit Samuelson膝关节手术后，通过水中康复性训练赢得了马拉松比赛的金牌；Jeanette Bldden在水中进行严格的训练，克服了脚伤带来的影响，赢得了摘得1984年奥运会400m接力桂冠［18］。这些成功事例开始使教练员与运动员意识到，水中训练可以作为一种新的训练方式，融入他们的全年训练计划，不仅有助于伤病的康复，而且能维持并提高他们的运动能力，是陆上训练以外的最佳选择，水中训练正是在此背景下开始真正进入专业的运动训练领域。经过多年的实践与探索，如今水中训练已成为许多职业运动员训练过程中非常重要的一部分，成为德国、日本、澳大利亚、美国、巴西、英国等国家体适能行业中非常流行的练习方法，田径、排球、足球、网球、高尔夫球、自行车、柔道等众多项目的职业运动员，在水中进行各种身体素质与运动技术训练，不仅涵盖康复性训练的意义，而且延伸到运动训练的各个环节，作为陆上训练的一种辅助与交叉训练方式，纳入整体训练计划。

水中跑是水中有氧训练的主要方式，从简单的意义上讲，水中跑基本上是对陆地跑动作的模仿，不同的是在不同深度的水中完成的，其最大的优势在于低冲击性。目前常见的水中跑形式包括深水跑（Deep Water Running，DWR）、浅水跑（Shallow Water Running，SWR），以及水中跑步机跑（Aquatic Treadmill Running，ATM），即在跑步机上进行的浅水跑。

在众多关于水中跑有氧训练的研究中，深水跑开展最早也最深入，多数研究认为，深水跑可以有效地提高有氧耐力、维持运动成绩，但也有一些研究提出，深水跑的技术可能会部分钝化摄氧量和心率反应，由于深水跑时双脚不接触地面，下肢缺乏地面的支持，再加上受到水的阻力、浮力等的影响，从而影响步率及潜在的运动单位的募集，产生与陆上跑不同的下肢肌肉运动学模式，可能影响陆上跑的技术动作［16、13］。与深水跑相比，浅水跑技术更好地模拟了陆上跑，更接近陆上跑的运动学，参与动员的肌肉及肌肉的用力顺序与陆上跑具有高度特异性［9］，可能会产生与陆上跑类似的神经肌肉的募集方式，并引起两种活动之间有更好的训练效果被转移［14］。

目前，在我国水中跑有氧训练刚刚开始起步，更多地是作为大众健身的一种运动形式被采用，尚未在运动训练领域开展全面、系统的理论与实践研究，为此，本文对18名大学生运动员进行了为期6周的浅水跑（SWR）与陆上跑有氧训练比较研究，探讨浅水跑训练是否能够改善有氧工作能力和陆上跑竞技成绩，弥补陆上有氧训练的不足，为健康运动员及进行康复性训练的运动员提供更多的选择。

2 研究对象与方法

2.1 对象与方法

18名身体健康的大学体育学院男生自愿参加了本实验，年龄20.5±1.7岁，身高173.8±3.8cm，体重65.7±5.3kg，体脂百分比13.7%±4.8%，安静心率63.5±6.1 b／min，随机分为水中组和陆上组，所有受试者从未有水中跑训练的经验，水中跑训练在泳池中进行，水深约1.2～1.3m，水温26℃～28℃。

整个实验连续进行6周，两组实施内容相同的的陆上跑与水中跑有氧训练计划，3次／周，40～45min／次，包括10min热身和5min放松练习，训练强度约为65%～75%HRmax。

图1 本研究受试者进行浅水跑训练图Figure 1. Subjects Training in Shallow Water

2.2 测试指标

测试指标包括心率、血乳酸、˙VO2max、原地纵跳和1 500m跑。˙VO2max、原地纵跳及1 500m跑在实验开始前一周和6周实验结束后各测一次，与实验间隔至少48 h，˙VO2max使用瑞典 MONARK 821功率自行车和PHYSIODYNE MAX－1型气体分析仪直接测定；原地纵跳使用ZTTF－CSTF－ZT纵跳测试仪测定；心率变化采用芬兰Polar RS 100心率表监控；血乳酸指标分别在运动前、运动后4 min和8min取指血，用日本京都便携式LT 1710血乳酸仪测定。

2.3 数据处理

对所获数据运用SPSS 10.0软件配对t检验，结果以均值±标准差（X±SD）表示，P＜0.05为具有显著统计学差异。

3 研究结果

表1研究结果显示，水中组HRmax低于陆上组，约为陆上的84.8%；血乳酸浓度水中组在运动后4min、8min均低于陆上组，但并无显著差异（P＞0.05）；水中组 ˙VO2max和陆上组在6周训练后较训练前分别显著提高8.9%和9.2%（P＜0.05），两组间无显著差异（P＞0.05）；1 500m跑成绩水中组提高3.5%，与训练前无显著差异（P＞0.05），陆上组比训练前提高显著6.1%（P＜0.05）；原地纵跳成绩水中组和陆上组分别提高6.5%和4.7%，水中组增幅显著（P＜0.05），陆上组无显著提高（P＞0.05）。

表1 本实验测试结果一览表Table 1 List of Experimental Result

4 分析讨论

4.1 SWR对˙VO2max和1 500m跑成绩的影响

有氧训练的目的主要是改善机体有氧代谢的能力，通过系统的训练改善机体对氧的摄取、运输和利用以及氧消耗后代谢产物排出的机能。从这一角度来看，浅水跑训练能够从改善心肺功能与促进恢复两方面达到发展有氧能力的目的。

˙VO2max是评定心肺功能和有氧能力的重要指标之一，本研究中，受试者通过为期6周的实验，水中组和陆上组的˙VO2max分别显著提高9.2%和10.7%（P＞0.05），两组间没有显著差异，这与Town与Bradley（1991）以及其他几项浅水跑（ATM）的研究结果一致（Gleim和Nicholas，1989；Pohl和 McNaughton，2003；Dowzer，1999），表明浅水跑（SWR及ATM）训练可以产生与陆上训练相媲美的心肺反应，显著提高受试者的˙VO2max，改善其心肺功能和有氧工作能力。

然而，生理效益的维持并不能代表运动成绩的进步，我们注意到，本研究中，虽然水中组˙VO2max有显著提高，但1 500m跑成绩在实验前、后没有显著提高（P＞0.05），而陆上组˙VO2max和1500m跑成绩均提高显著（P＞0.05）。这与Eyestone等（1993）的深水跑（DWR）研究结果类似，他研究认为，通过深水跑训练可以显著提高受试者心肺功能，有助于保持陆上2英里跑成绩，但并不会产生额外的价值。因此，说明水中跑训练可作为陆上跑训练的辅助／交叉训练方式，以改善运动员的心肺功能、保持陆上跑竞技水平，但并不能完全取代陆上训练［8、15］，这一点需要引起特别的注意。然而，竞技成绩与统计学是两个不同的概念，或许细微的差异在统计学上毫无意义，但当今世界比赛的成绩差距往往只有1%秒，每位教练员、运动员都不会放弃在统计学上无意义的哪怕是1%s的提高，这是不容忽视的。

乳酸清除一直是有氧训练中引人关注的问题，目前在水中跑的相关研究中对这一问题的看法尚存在分歧。在本研究中，尽管水中组血乳酸浓度在运动后4min、8min均低于陆上组，但并没有显著性差异（P＞0.05），而且也我们也没有观察到两组间乳酸恢复速度有显著差异，说明与陆上训练相比较，浅水跑对于乳酸的清除可能没有代谢优势。这一结果与文献研究结果有所不同，如Town和Bradley（1991）［23］、Nakanishi等 （1999）［24］及 Fabrízio（2007）［10］等学者分别研究比较了不同运动方式（水中跑、陆上跑、骑车）对血乳酸的影响后指出，水中跑训练的峰值血乳酸显著低于陆上训练，且运动后血乳酸恢复速度更快，证明水中跑训练不仅减少了运动中乳酸的产生，而且能促进运动后乳酸的清除，虽然其机制尚不明确，但Nakanishi等认为，可能是由于水中运动促进了静脉回流，及在运动中和运动后提供了不同与陆上的心血管和呼吸功能的生理反应造成的结果。本研究与上述研究结果的差异，可能是由于采用的研究方法不同造成的，如运动强度的影响、运动方式的不同造成主要肌肉群的动员不同、水温的原因、浸没的深度、毛细血管的募集以及实验前营养的摄取不同等原因，从而对研究结果产生了不同影响。

水深的选择对于水中跑来说非常重要的，因为水的淹没水平对峰值心肺反应有相当的影响。Barbosa等（2007）［7］研究了不同程度身体沉浸的水中练习所导致的生理适应，结果显示，当水深低于腰部时，流体阻力会大大提高代谢水平，增大参与者的˙VO2和HR；相反，当水深达到或超过腰部时，增加的浮力抵消了伴随流体阻力所施加的运动量的增加，导致˙VO2和HR与陆上相似或减少；而更高水位的浅水跑，由于增加了来自正面的水的阻力，可能会降低跑的动力学，影响陆上跑的技术动作，因此，目前浅水跑水深的选择多位于腰部。本研究中，水深1.2～1.3m，水中组平均身高约1.73m，即水深高于受试者腰部，接近剑突穴，根据浮力与水深的关系，机体承受的负荷约减少72%，结果显示，以这样的水深进行浅水跑训练，能够对心肺反应提供足够的刺激，达到有氧训练的目的。

与深水跑相比，浅水跑的研究开展较晚，且主要集中于水中跑步机跑（ATM）的研究，这些研究（Dowzer，1999；Gleim和 Nicholas，1989；Pohl和 McNaughton，2003；Mathew Silves，2007）普遍认为，利用水中跑步机完成浅水跑，可以减少向前运动时水给予机体的正面阻力，并可能引起与陆上相似的步态及肌肉募集模式，不易造成跑的动力学的退化，因此，在水中跑步机上步态更自然，有助于提高水中跑训练的特异性，也许是一种较为理想的浅水跑形式。

4.2 SWR训练的负荷

陆上长跑训练一直是用来发展有氧耐力的传统方式，如果运动员只运用长距离跑作为发展有氧能力的训练手段，下肢的关节和肌肉将长期承受较大的冲击负荷，很容易造成损伤。究其原因，造成损伤的这些机械负荷主要来自两方面：一是负荷强度；二是负荷量，包括步频和以这个刺激频率的持续时间［3］。由此分析，可以通过两种途经预防损伤：一是降低跑速降低负荷强度，二是减少跑步的训练量。但与之相冲突的是，在运动训练的过程中，肌肉、骨骼需要应激或变化刺激才能得以发展，其中任何参数的减小均可能导致成绩的降低，尤其是训练强度，因为运动强度不仅是维持训练生理效应与运动表现的关键因素，而且训练强度的改变会直接影响到神经－肌肉活动方式和供能系统的改变［19］。为此，如何平衡训练负荷与损伤之间的矛盾是运动实践中不可避免的问题。

水中跑有氧训练的出现可有效地平衡这对矛盾，因为表明浅水跑在降低机械应力的同时，还能够对机体提供足够的刺激，达到改善心肺功能的目的，是一种低冲击的有氧训练方式。

与传统陆上跑训练相比水中跑最明显的优势在于水中能够平均分配身体负荷，如当水深及腰，重力将减少50%；水深至胸部时，重力减轻约85%；而当水深至颈部时，重力将减轻约90%［6］，故机体所承受的机械应力极小。本研究中，水深1.2～1.3m，水中组平均身高约1.73m，即水深受试者高于腰部，接近剑突穴，根据浮力与水深的关系，机体承受的负荷约减少72%，机体承受的机械应力大幅降低，减少了损伤的风险。

水中跑训练与陆上训练一样，训练强度是关键。本研究中，水中组与陆上组采用相同的训练强度、持续时间和训练频率，结果显示，通过为期6周的水中训练，显著改善了受试者的˙VO2max水平，并维持了其1 500m陆上跑成绩，同时我们观察到，训练过程中水中组HRmax低于陆上组，约为陆上的84%，这与文献研究结果接近。Svedenhag（1992）研究证实，进入低于体温的水中，如果运动相同负荷，水中运动的心率要比陆上运动约减少13%，这主要归因于中央血量的变化，在水中运动时，由于静水压的影响促进了静脉回流，使心脏前负荷、搏出量增加，在Starling机制的调节下，机体通过心率减少以维持血流量的恒定［21］。因此需要注意，测量水中运动的心率时，每分钟要再加上约13%，才能精确估计运动强度。

在本研究中，水中组与陆上组采用相同的训练计划，结果表明，以陆上训练强度、持续时间和训练频率，可以在6周内显著改善˙VO2max水平，平陆上跑的成绩。在其他一些研究中，学者们分别进行了为期4周到6个月不等的比较研究（Hameer和 Morton，1990；Bushan，1997；Dowzer，1998；Wilber等，1996；Davidson等，2000；Silvers和 Rutledge等，2007），结果一致证实，像陆上有氧训练一样，当用适当的频率（3～5d／wk）、强度（60%～75%HRmax）和持续时间（20～60min），水中跑有氧训练也能对心肺功能产生显著功效，并保持陆上跑竞技成绩。

上述研究中，水中组保持了陆上训练的频率和持续时间，但Peyré－Tartaruga等（2006）在其研究中特别指出，如果保持陆上训练的强度，而将陆上训练量减少的30%转移到水中进行，不仅能够显著提高运动员的最大摄氧量、跑的效率和通气阈等生理变量水平，而且无论是在次最大努力的情况，或是在疲劳的情况都不会不利于跑步的技术［17］，证明水中跑作为一种辅助训练，与陆上训练交叉进行是完全可行的。

综上所述，浅水跑作为一种低冲击的有氧训练方式，可以为那些处于康复期的运动员，尤其是陆上训练被禁止或受到限制的运动员，提供一个理想的训练环境，使运动员在康复期仍然可以保持适宜的训练负荷，将体能、特别是有氧耐力稳定在一定水平，避免了运动员由于伤病不得不停训所导致的心肺功能下降，缩短甚至消除恢复训练的适应期；另外，浅水跑还能够作为一种辅助训练，与陆上训练交叉进行，既保证了足够的训练刺激，又避免了长期陆上跑训练地面给予下肢的冲击，降低了损伤的风险，而且在短暂的比赛间歇，运动员也可以通过水中跑训练积极恢复和调节体力，提高体能的储备与动态补偿能力，为健康运动员及进行康复性训练的运动员提供更多的选择，这也正是水中跑作为陆上跑训练的辅助或交叉训练的现实意义所在。

4.3 SWR训练对力量的影响

力量、技术向有氧训练的大幅度渗透是当前耐力项目训练的一个重要特点和趋势。从适应理论的角度分析，参与有氧训练的主要肌肉是慢肌纤维，有氧训练比例的增加势必会造成对快肌纤维刺激的减少，进而影响运动员最大力量和快速力量的增长。为此，如何解决有氧负荷下快肌的训练问题成为增加有氧训练比例的关键。

由水的物理特性可知，水密度约为空气的830倍，在水中由于表面张力、粘滞阻力、涡流、波浪阻力等的影响，运动时受到的阻力要远远大于陆地上，如果动作速度相同，完成同一套动作，至少要多用6倍以上的力量，例如，当水深至第11胸椎时，以1m／s的速度在水中运动，相当于在陆上以28m／s的速度进行运动所需要的力量［6］。此外，Nilsson等（2001）进一步研究发现，与陆上运动不同，水中运动时肌肉收缩形式主要是向心收缩，可能比陆上训练更集中地使用收缩成分，产生更大的力量［17］，有利于肌肉力量的训练。

在本研究中，水中组和陆上组原地纵跳成绩分别提高6.5%和4.7%，水中组增幅显著高于陆上组（P＜0.05），提示浅水跑训练较陆上训练可能更有助于受试者下肢无氧功率的提高，而无氧功率的提高意味着运动中有更多快肌纤维被动员。根据肌纤维动员的顺序，一般情况下，做任何运动时总是慢肌纤维首先被动员，只有随着功率或力量的需求不断增加时，Ⅱ型快肌纤维才被激活，以提供必要的功率输出［4］。Hamer（1990）和 Hertler（1992）［11］也分别研究指出，水中跑训练在提高˙VO2max的同时，能够改善髋关节、膝关节的肌肉力量，并提高肌肉的无氧峰值功率、无氧平均功率和无氧总功。也就是说，水中跑训练可能比陆上跑有氧训练增强了对快肌纤维的动员，在有氧训练的同时有效地发展了肌肉力量。

虽然缺乏特异性研究数据，但基于上述及相关文献研究可以推测，浅水跑训练在改善有氧工作能力的同时，提高了对肌肉功率输出和力量的要求，使下肢肌肉进行了更高负荷的运动，可能募集动员了更多的快肌纤维，使快肌在有氧负荷下得到训练，有效地将有氧训练与力量训练结合起来，克服了陆上有氧训练强度低、不利于快肌发展的缺点。

5 结论

1.浅水跑训练是一种低冲击有氧训练方式，与陆上跑动作具有高度特异性，可产生与陆上训练相媲美的心肺反应，改善运动员的有氧工作能力，并维持他们的陆上跑成绩。

2.水中训练将有氧训练与力量训练有机地结合起来，使快肌在有氧负荷下得到了训练，克服陆上有氧训练强度低、不利于快肌发展的缺点。

3.对于运动员来说，水中跑训练不是一种附加的训练刺激，而是以恢复或预防受伤为目的，既可避免由于过度训练或损伤带来的消极影响，也可作为日常训练的辅助／交叉训练，帮助运动员在大赛或损伤之后仍然保持适宜的训练负荷，将体能、尤其是有氧耐力稳定在一定水平，缩短甚至消除恢复训练的适应期，提高体能的储备与动态补偿能力。

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