利用高原训练提高运动员Hbmass的时间特征研究

王 政

利用高原训练提高运动员Hbmass的时间特征研究

王 政

通过对国内、外58篇关于高住高训(HiHi)和高住低训(HiLo)两种高原训练模式研究文献中Hbmass变化的统计，求得上述两种模式下Hbmass变化的时间特征。高原训练阶段，Hb含量呈现出S型函数增长，前2周提高速度快于此后时段，其中，HiHi模式更为明显但稳定性较低，HiLo模式相对平缓且稳定性较高；高原训练后阶段，Hbmass量降低呈反S型曲线，前2周下降速度快于之后时段但稳定性较低。由此认为，高原训练阶段，海拔高度2 000 m左右的HiHi训练模式维持2～3周为宜；海拔高度2 500～3 000 m的HiLo训练模式应持续4周；高原训练后至比赛之间的时间间隔约为2周多为宜。

高住高训；高住低训；血红蛋白含量；高原训练阶段；高原训练后阶段；时间特征

1 前言

高原训练的实质是利用高原的缺氧刺激，从理论上说，只要是在低氧环境下训练均可达到高原训练的效果。虽然目前高原训练的形式多样，但文献检索发现，HiHi(高住高训)和HiLo(高住低训)模式的使用频率较高，关于上述两种训练方式对提高运动员有氧能力的研究也较为普遍。从高原训练的作用要素来看，包括受训运动员的竞技水平、适宜的海拔高度、训练负荷、训练持续时间、下高原后至比赛时间等，其中，运动员竞技水平是人为因素，海拔高度是空间因素，高原训练时间和下高原后至比赛时间是时间因素。对于参与国际高水平竞技而言，人为因素间的差异不大。空间因素中，人工常压低氧环境的使用可以有效控制HiLo方式的低氧环境高度；HiHi方式受自然条件的影响，国内主要高原训练基地海拔在1 245 m(贵州红枫湖)～2 366 m(青海多巴)之间，国外从1 500 m(美国阿布尔开克)～3 100 m(玻利维亚帕斯)[1]，具有相对稳定性。这样，高原训练的时间因素，即高原训练的时间以及下高原后训练的时间成为一个重要的可控但多变的变量。

目前，关于高原训练的时间学因素，虽然普遍认为最适宜持续4～6周，但Darrell等[6]在总结部分典型高原训练成果后发现，HiHi和HiLo方式的持续时间分别在12～30天、9～30天不等，且这些训练均取得了良好的预期效果；Rusko等[30]认为，HiLo形式下，略高于2 000 m海拔下每天居住12 h，进行3周的高原训练已经足够；Rasmussen等[26]提出，短期的高原适应无法使红细胞容积得到明显提升，除非在海拔3 000 m以上进行至少4周的训练才能取得理想效果。对于高原训练后到平原比赛的最佳时间争议更大，从训练实践来看，跨度甚至达到从4～5天至39～42天不等。当然，高原训练时间因素的长短与运动员的专项竞技能力需要以及高原训练所处的训练阶段有关。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

国内、外高水平运动员HiHi、HiLo训练研究报道中不同时段关于Hbmass的测试数据。

2.2 研究方法

文献资料调研：收集国内、外2005年以后发表的关于不同专项HiHi或HiLo形式的研究文献共计34篇，涉及的运动项目为常使用高原训练的项目，具体包括中长跑、皮划艇、游泳、铁人三项、公路自行车等长距离竞速项目以及足球、水球等长时间对抗类项目。收集论文的研究对象均为国际级高水平运动员，训练阶段均为为备战奥运会、世界锦标赛等国际大赛而进行的赛前高原训练。其中，HiLo形式18篇，直接获得或通过计算得到高原训练期间Hb的增长比例数据(ΔHbmass%)31个，下高原训练后的数据10个；HiHi形式16篇，直接获得或通过计算得到Hb的增长比例数据46个，下高原训练后的数据14个。

数理统计：利用SPSS 18.0软件对收集到的数据资料进行统计处理。具体统计内容与应用方法为运用非线性回归模型构建Hb含量变化的拟合曲线模型，求得提高率的变化规律。

3 研究结果与分析

3.1 高原训练阶段的时间学特征

如前所述，在高原训练阶段，处于高原的时间(天数或小时)、海拔高度、运动员个体(专项、竞技水平、性别等)以及高原训练的方式(HiHi或HiLo)是一组相互干扰的综合性因素。在所检索到的有关HiHi和HiLo训练模式研究文献中，有些研究仅对高原训练前、后运动员的Hbmass进行了测量，有些在高原训练期间进行了连续性的测量，有些则对下高原后进行了阶段性测量，这些数据为本研究的模型建立提供了素材。

受测对象之间的个体与专项差异同样是扰动因素之一，Schmidt等人[38]通过研究发现，对不同性别人群在海拔高度2 600 m施加为期3周不同负荷强度的训练后，各组别男、女人群Hbmass增高趋势基本相同，且增高幅度在性别与分组间均不具有显著性差异(图1)。加之本研究所选运动员专项为体能主导耐力性项目或长时间对抗性项目，因而，数据样本可基本认为具有同质性。

对于高原训练持续时间与Hbmass提高幅度之间的关系，需要通过建立数学模型并在较长时间内连续测算，国外已有类似的研究，例如，Rusko等[31]以8组研究数据为样本，利用线性回归得出高原训练期间Hbmass的提高幅度约为0.3%/d；Clark等[7]对12名有一定训练水平的自行车运动员同样采用线性回归模型测算，得出HiLo模式的提高幅度为1%/100 h；Gore等[13]对17篇文献数据建立了混合模型，推算出1.1%/100 h的提高幅度。然而，这些研究存在某些不足：1)研究所选取的运动员竞技水平较低，或运动员水平参差不齐，样本不具有同质性；2)研究选取的运动项目单一，采集的数据样本量有限；3)数学模型选用不甚合理，将高原训练持续时间与Hbmass增加之间视为了一种简单的线性关系，以至于模型精度并不理想(R2均未高于0.6)。显然，不同竞技水平的运动员对于高原训练的机体应答存在差异，并且，高原训练时间与Hbmass提高幅度之间存在诸多中介变量与扰动变量，二者实则为非线性关系。

图 1 男、女不同运动强度持续3周2 600 m高原训练后Hbmass提高幅度曲线图Figure 1. The Increased Range of Hbmass After 3 Weeks on 2 600 m High by Different Exercise Intensity between Male and Female

注：NP为低强度，MP为中等强度，HP为大强度，EP为高强度，据W.Schmidt等人[38]修改。

高原训练对Hb的影响受制于多种因素，虽然本研究在数据选取时有所甄别(训练阶段、专项、竞技水平等)，但仍难以规避其他主、客观扰动因素，即高原训练的时间与Hbmass之间呈非完全线性相关。为此，本文拟采用非线性回归法建立函数模型，其步骤包括：1)由散点图及专业知识确定大致的曲线发展类型，并依据精度选取最优的曲线类型；2)采用非线性最小二乘法估计未知参数，并通过迭代方法不断逼近最优模型，提高决定系数R2。本文以ΔHbmass%为因变量，时间(d或h)为自变量建立曲线参数估计模型，曲线拟合结果显示，高原训练期间，HiHi和HiLo两种训练模式下，ΔHbmass%与时间t之间均体现为S型曲线模型的拟合精度较高。对S型曲线进行非线性回归，迭代之后HiHi模式的决定系数R2为0.781，HiLo模式为0.824，拟合精度基本满意。模型曲线及95%置信区间曲线如图2、图3所示。

图 2 HiHi训练模式Hbmass增长散点及非线性拟合曲线图Figure 2. The Increasing Scatter Diagram and Nonlinearity Fitted Curve of Hbmass by HiHi Training Pattern

图 3 HiLo训练模式Hbmass增长散点及非线性拟合曲线图Figure 3. The Increasing Scatter Diagram and Nonlinearity Fitted Curve of Hbmass by HiLo Training Pattern

分别对图2和图3中的曲线进行三阶求导，得出Hbmass增速发生变化的奇点，HiHi模式为13.9天，HiLo模式为198.6 h。在本研究所选取的HiLo训练模式研究成果中，除1篇研究选用每天10 h的低氧暴露外[17]，其余均要求运动员每天长达至少14 h的低氧生活，其平均值为14.41 h，故可以求得HiLo训练模式下Hbmass增速发生明显变化的时间为13.8天。由此认为，无论是HiHi模式还是HiLo模式，缺氧环境下训练的前2周，Hbmass增速较为明显。

表 1 HiHi和HiLo模式高原训练阶段不同时间ΔHbmass%
Table 1 TheΔHbmass% in Different Time of HiHi and HiLo Pattern (%)

HiHi模式HiLo模式预测值增高比例提高率95%CI极差预测值增高比例提高率95%CI极差第7天2.41—1.40～3.311.461.41—0.84～1.791.37第14天4.211.803.14～5.332.013.261.852.32～3.951.91第21天4.940.733.97～6.162.924.210.953.21～5.092.26第28天5.210.274.35～6.494.024.770.563.89～5.880.12第35天5.470.264.68～6.771.615.220.454.23～6.30—

利用所建立的非线性S型回归模型及95%置信区间模型，分别求得HiHi和HiLo两种模式高原训练第1～5周结束时的Hbmass值变化(表1)。结果显示，HiHi模式早期Hbmass增高速率明显快于HiLo模式，第1周结束时已增高2.41%，但此后增高速率逐步放缓；从增高比例提高率来看，第2～5周结束时均低于HiLo模式，至第4、5周结束时，两种模式下ΔHbmass%已较为接近。以第14天为分界点，HiHi模式的第1～2周ΔHbmass%为0.3%/d，第3～5周为0.06%/d；HiLo模式的第1～2周为0.23%/d，第3～5周为0.09%/d。另外，从95%置信区间与原始数据的极差来看，HiHi模式各阶段均大于HiLo模式，提示，HiHi全程的稳定性均普遍低于HiLo。

3.2 下高原训练后的时间学特征

高原训练后，运动员的Hbmass会出现不同程度的降低是不争的事实，研究显示，新生红细胞遭到破坏，被认为是下高原后Hbmass降低的可能性致因，并且已有实验数据证明，运动员在不同海拔高度[10，24，39]高原训练后EPO、SF、Hb虽然都会呈现不同程度的降低，但降低并非是即刻的，而是存在一定的滞后性[10]。

通过散点图判断以及曲线参数估计法进行拟合，发现HiHi和HiLo两种训练模式均与反S型曲线的拟合精度较高。分别对HiHi和HiLo模式的反S型曲线进行差异性检验，结果显示二者之间不具有显著性差异(P>0.05)，意味着HiHi和HiLo后运动员Hbmass变化趋势基本相同，故将两组数据合并，共同建立非线性反S型曲线模型，迭代后模型的决定系数为0.822，拟合精度基本满意。模型曲线及95%置信区间曲线如图4所示。

图 4 下高原训练后Hbmass变化散点及非线性拟合曲线图Figure 4. The Increasing Scatter Diagram and Nonlinearity Fitted Curve of Hbmass after Altitude Training

对曲线函数进行三阶求导，得出下高原训练后Hbmass含量速率发生明显变化的奇点为16.1天，由此表明，通过高原训练提高的Hbmass在下高原后约2周多或半个月的时间内，虽略有下降但并不明显，依旧可以维持一定的水平，但2周以后Hbmass减速加快，高原训练效应开始减弱。

利用所建立的非线性S型回归模型及95%置信区间模型，分别求得下高原训练后第1～4周结束时的Hbmass变化(表2)。结果显示，下高原训练后第1周结束时的Hbmass较之高原训练前提高了3.50%，第2周结束时仍提高近3%；但从第3周开始基本上以每周下降1%的速度递减；依95%的置信区间测算，第4周结束时甚至有可能低于高原训练前的Hbmass含量；在本研究所考察的研究成果中，最后一次测试发生在高原训练后第32天，此时的Hbmass已与高原训练前基本持平，高原训练效益基本消失。若以第14天为分界点，高原训练后1～2周的ΔHbmass%下降速度为0.07%/d，3～4周为0.13%/d，显示出下降速度明显加快的态势。从散点图(表3)以及各时间点极差来看，高原训练结束后初期，特别是第1周内的离散程度较大，此后稳定性提高，约从第23天开始，测试值几乎全部落入95%置信区间以内。

表 2 HiHi和HiLo模式下高原训练阶段不同时间ΔHbmass一览表
Table 2 TheΔHbmass% in Different Time after HiHi and HiLo Pattern (%)

预测值增高比例降低率95%CI极差第7天3.50—3.39～3.610.72第14天2.770.732.42～3.121.45第21天1.960.811.41～2.510.42第28天0.951.01-0.15～2.150.30

Gore等[13]在对高原训练后运动员Hbmass变化的数值观测后认为，数值的降低不是线性的，而是呈阶梯状，因而，他采用了分段函数加以拟合，结果显示，HiHi和HiLo模式训练20天后，相比较高原训练前，Hbmass值提高了约3%，高于本研究14天时约达到的3%。笔者在考察该文建模数据后发现，Gore的研究选用的数据样本量较少以及运动员竞技水平差异较大或许是导致其模型选用与精度不高的原因。另外，Prommer等[22]在对肯尼亚长跑运动员进行为期4周高原训练后测试发现，高原训练后的前14天与高原训练期间无显著性差异，但此后却出现了明显降低，其中，在21天时降低了约2.5%，28天时3.3%，40天时6.0%。如果加上高原训练过程对Hbmass提高的比例，该研究结果与本研究较为接近，其差异或许与Prommer等研究对象仅选用长跑运动员有关。

当然，本研究所收集到的关于高原训练后Hbmass变化的数据大多以周为单位进行采集，并大多集中在了10天之内，对于2周之后的变化趋势是由较少数据建立模型后推导得出，关于高原训练后较长时间的Hbmass变化的系统实验研究将有助于进一步明确与验证上述观点。

4 结论与启示

1.缺氧环境下，HiHi和HiLo两种高原训练模式均表现为前2周Hbmass升高较快，之后增速趋缓的态势。相比较而言，HiHi模式前2周的增速较高，各周Hbmass增长递减明显，但稳定性较差；HiLo模式各周Hbmass递增较平缓，但稳定性相对较高。由此认为，赛前训练阶段，海拔高度2 000 m左右的HiHi训练模式维持2～3周为宜；海拔高度2 500～3 000 m的HiLo训练模式应持续4周。

2.HiHi和HiLo训练模式后下高原训练阶段的Hbmass变化趋势较为类似，其含量会呈现出逐步降低的态势，其中，前15天下降速度较慢，但稳定性较低，此后下降速度加快，稳定性提高。由此认为，高原训练后至比赛之间的时间间隔约为2周左右为宜，同时，应注重训练调控与营养补充，以保证Hbmass的稳定。

3.本文通过对多专项较大样本量高水平运动员高原训练Hbmass变化的测算，结果与国外类似研究存在一定差异，其中，高原训练阶段，HiHi模式的第1～2周ΔHbmass%为0.3%/d，第3～5周为0.06%/d；HiLo模式的第1～2周为0.23%/d，第3～5周为0.09%/d。高原训练后阶段，第1～2周的ΔHbmass%为-0.07%/d，第3～4周为-0.13%/d。

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Study on Time Characteristics of Improving the Athletes' Hbmass by Altitude Training

WANG Zheng

By the statistic the Hbmass variation from 58 articles about HiHi and HiLo,this paper acquired the time characteristics about the Hbmass variation for the above two modes,and obtained the following main conclusions.During altitude,Hbmass presents S type function growth,the increasing speed in first 2 weeks faster than later,HiHi more obvious but lower stability,HiLo more gently and higher stability.During postaltitude,Hbmass presents reversed S type function reducing,the reducing speed in first 2 weeks faster than later but lower stability.Therefore,during altitude,HiHi maintain 2～3 weeks is suitable about 2000m high;HiLo maintain 4 weeks is suitable between 2500～3000m high;postaltitude maintain more than 2 weeks is suitable.

HiHi;HiLo;Hbmass;altitudetraining;postaltitude;timecharacteristics

1002-9826(2016)03-0069-05

10.16470/j.csst.201603010

2015-06-15；

2016-04-06

王政(1975-)，男，江苏宿迁人，硕士，副教授，硕士研究生导师，主要研究方向为体育教育训练学，E-mail:wangzheng@suda.edu.cn。

苏州大学 体育学院，江苏 苏州 215021 Soochow University,Soochow 215021,China.

G804.2

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