足球运动的心率变化与负荷控制例析

足球运动的心率变化与负荷控制例析

动量科技助力2016年全国青少年校园足球夏令营

在校园足球开展过程中，如何合理安排运动负荷，让学生既能从足球运动中得到充分的锻炼，又能将运动负荷控制在一个安全、合理的范围内，一直是体育教育工作者关注的问题。

从运动生理学的角度来看，心率是最直接、最有效反映运动负荷的指标，通过监控心率，可以及时、有效地把握运动负荷强度。那在足球运动中的心率状况是什么样的，以及如何通过心率来控制运动负荷强度呢？本文试图通过浅显易懂的方法来解答这些问题。

图1是动量科技在校园足球比赛中采集到的某一球员的心率和跑动速度数据，蓝色线条表示心率变化情况，橙色线条表示速度变化情况，可以看出中间有一段时间心率降低，速度几乎为零，没有速度显示的部分就是学生在中场休息。可以看到，在比赛中该球员的最高心率约为200次/分钟（bpm），而在中场休息时心率恢复到100次/分钟（bpm）至120次/分钟（bpm）。

图1 球员心率速度分布图

在比赛过程中，心率变化也很频繁，我们把图1中的时间轴拉开可以看到（见图2），每一组跑动后心率会明显升高，随着跑动速度放缓，心率开始下降，还没有下降多少，又一次跑动，心率又马上升上去了。这就是足球比赛的特点：中高强度有氧供能为主、间歇性无氧供能的运动。

一、人体运动时由三种不同的能源系统供给能量

1. 磷酸原系统：其特点是能量供应少，维持运动时间短，功率输出最快，不需要氧气，不产生乳酸等物质。短跑、田赛、举重等运动主要依靠此系统供能。在足球运动中，短距离的冲刺跑、快速变向等爆发性活动会以此系统供能为主。此时的心率一般达到最大心率的95%以上。

2. 酵解能系统：其特点是能量供应较磷酸原系统多，输出功率次之，不需要氧气，会产生乳酸。乳酸是肌糖原无氧酵解的代谢产物，当体内乳酸堆积过多时，会引起肌肉酸痛、破坏机体内环境稳态，导致机体疲劳。该供能系统主要为运动持续时间在2分钟左右的高强度无氧运动提供能量，如800m跑、200m游泳等。在足球运动中，间歇时间较短的反复高强度跑会充分调动此系统供能，此时的心率一般达到最大心率的85%以上。

3. 氧化能系统：其特点是供能物质贮备量丰富，在氧气充分时可以提供大量能量，但最大输出功率仅有酵解能系统的二分之一，是进行长时间运动的主要供能系统。在足球运动中，机体大多数时间都是处于有氧供能状态中。

二、足球运动中心率变化的一般规律

足球运动中最适宜的心率区间是什么样呢？由于年龄、性别、运动能力、战术、场上形势等各种差异，很难用简单的一个心率范围来概括。经过数以万计人次（此数据正呈几何级数增加）的训练、比赛心率采集、每人每秒的数据积累，已经总结出了一定的规律，建立了多个心率相关的数学模型。为了让大家对心率有初步了解，我们首先来认识一下判断心率的一般规律：

1.年龄在一定程度上决定了最大心率

最大心率是人体能够达到的极限心率，国际通行算法为：最大心率次/分钟（bpm）=220-年龄，如某小学生12岁，则其最大心率为220-12=208次/分钟（bpm）。一般可以按这个规律来判断，但也存在一定的个体差异。

2.了解球员实际的最大心率很重要

为了合理控制运动负荷，了解球员实际的最大心率很重要。实验室条件下的测试成本较高，我们还可通过简单的场地测试来推算最大心率，如进行两组400米全力跑或两组以上的12×30米高速折返跑，在测试过程中或结束后采集到的最高心率值基本接近个人的最大心率。

3.正视个体差异，最大心率的高低不能简单区分好坏

在我们以往大量的测试数据中，同样是18岁的专业运动员，80%以上最大心率超过200 bpm，还有百分之十几最大心率不到200bpm，最低的最大心率只有180bpm，但未明确发现不同最大心率的运动员在运动能力上存在显著性差异。

4.平均心率可以基本反映运动负荷强度

对于足球运动来说，比赛的平均心率一般在最大心率的60% 至80%之间，在专业比赛和较高水平的校园足球比赛中基本都能达到这一水平，比赛激烈程度越高平均心率就越高。

5.场上位置和战术的不同也会通过心率体现出来

图2 球员心率速度分时图

图3 某球队训练队员心率对比分析图

一般来说，中场球员攻防转换的频率较高，活动次数多，心率一般会维持在中高水平，较少达到心率极值；前场球员和边后卫一般需要反复的高强度跑，慢跑和走动距离也较多，因此心率一般会出现较大波动；中后卫由于跑动强度和频率相对较低，心率水平也会相对低一些。当出现异常于位置特点的心率状况时就要特别关注。另外战术安排和场上形势对心率的影响也比较大，比如巴萨倡导的控球型打法时球员的整体心率水平就相对较低。

图4 某球队典型位置队员心率对比分析图

6.分析心率要同运动状态相结合

人体可以类比汽车，心率相当于发动机的转速，汽车能不能达到很高的速度与排气量、传动系统、路况等因素有关。同样，分析心率时要看具体的运动情况，如果心率很高但跑动速度（或跳跃、对抗等运动）不高说明机体的做功能力不足，这和肌肉、技术等因素有关，训练要同时关注心肺能力和机体运动能力。

7.持续跟踪一名球员的训练、比赛心率比相互之间的对比更有意义

由于存在个体差异和位置差异，横向对比球员之间的心率绝对值没有太多参考意义，更有意义的是对球员自身的心率进行纵向对比。虽然长时间的系统训练和身体的成长发育会影响心率变化，但短期内，心率特征还是相对稳定的。因此纵向对比连续几次的心率变化情况可以看出训练或比赛的强度、球员的投入度以及机体疲劳程度。

8.过度的疲劳会让心率产生变化

连续的比赛或大强度训练会造成疲劳的持续积累，这也能从心率上反映出来，过度疲劳时的心率有几个特点：开始运动时还没有多大强度心率就很快上升，运动结束后心率恢复慢，当天的基础心率偏高。发现这些状况时要及时调整训练负荷，否则容易出现伤病。

9.心率恢复能力是判断运动负荷的有效方法

训练或比赛结束后心率恢复的快慢可以判断训练负荷。可以观察运动结束后一分钟、两分钟、三分钟时心率下降的绝对值、相对值，也可以测量心率下降到最大心率60%以下时所用的时间。当然由于训练、比赛结束前的心率水平不一定一致，所以绝对的横向对比意义不大，可以通过多人的统计值来判断一次的运动负荷。

10.随着训练水平的提高，心率特征也会逐渐变化

长期来看，随着训练水平的提高和球员的成长，球员的心率特征会逐渐变化，基本规律是：基础心率会降低，同等运动强度下心率整体水平会降低，高强度运动时心率升高速度快，高强度运动后心率恢复会加快。

三、关于心率需要注意的三个问题

以上是足球运动中心率的一般规律，那么在日常训练、比赛的监控中，关于心率要关注哪些问题呢？

1.出现心率过高或很难降低要关注。

2.高强度的运动心率迟迟上不去也是需要特别关注的。

3.持续同等强度运动情况下心率变化过于频繁也不是好现象；这些都有可能和过度疲劳、身体热身不充分、身体疾病相关。

相信有了这些知识，在校园足球教学、训练、比赛中，体育教师和足球指导员们就能够更好地通过心率来了解运动负荷情况并控制合理的运动负荷。

（文中数据来源—动量科技MT-Sports）