空手道组手运动员的氧代谢实验研究

田 文，黎涌明，沈萌芽

（1.中国民航大学，天津 300300；2.上海体育学院，上海 200438；3.北京体育大学，北京 100084）

运动人体科学

空手道组手运动员的氧代谢实验研究

田 文1，黎涌明2，沈萌芽3

（1.中国民航大学，天津 300300；2.上海体育学院，上海 200438；3.北京体育大学，北京 100084）

目的：明确空手道组手运动项目的能量代谢特征，采用生理生化手段验证、模拟、评价经典的空手道组手运动训练方法，对科学化竞技训练具有积极指导意义。方法：采用文献资料法、录像观察法、实验法，分别从假设模型校验和实验验证2个角度对空手道组手运动员的能量代谢特征与供能方式进行研究。结果：空手道组手运动员在比赛中的主要能量来源于有氧氧化供能，男女运动员的有氧氧化供能比例分别占75.2%和64.9%，运动员整体有氧氧化供能比超过70%。结论：空手道组手运动是以有氧供能为主导的同场竞技格斗对抗类项目，建议在保证有氧耐力训练的基础前提下，将高输出功率的力量型训练作为核心，突出体能训练的专项特征。

空手道组手；有氧耐力；有氧代谢；体能训练

空手道起源于中国盛唐时期，原称“唐手”，具有“源自中国的武术”的含义。国际空手道竞赛分为组手（竞技）和手型（套路）两类，空手道组手运动是空手道的徒手对抗形式，对抗双方利用踢、打、摔等技术进行攻防竞赛，组手与跆拳道、散打等运动项目同属于格斗对抗类项目。

空手道运动本身博大精深的发展历程，衍生出大量丰富而卓有成效的训练方式、方法，本研究立足动作与能量代谢的人体运动外在与内在本质，采用生理生化手段验证、模拟、评价经典的空手道组手运动训练方法和高水平空手道竞赛资料，通过以摄氧量监控、血乳酸监控等生理生化手段，模拟并推算出组手运动员有氧供能百分比与最大运动持续时间回归方程以及最大乳酸稳态的平均血乳酸，对运动员专项技能、专项体能训练与防伤及康复训练具有关键指导作用。对深入理解空手道组手运动训练与竞赛、高水准组手运动员体能、防伤与康复训练设计以及专项技能训练具有积极的指导意义。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 以空手道组手运动员的能量代谢特征为研究对象。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 空手道组手运动在国内开展时间较短，有关空手道动作体系和能量代谢的相关研究基础较为薄弱，本研究通过北京体育大学图书馆、中国知网等检索平台查阅国内外相关研究文献25篇，对国内外空手道组手、空手道型、散打和跆拳道等运动项目的能量代谢研究进行检索与调研。

1.2.2 录像观察法 调研2014年至今北京体育大学空手道代表队重点队员国内外重点比赛的半决赛、决赛录像，观察并记录目标动作技术的耗时、重复率、失误与成功率及动作完成方式；随队观摩重点队员技战术与体能训练。通过计算视频录像资料中空手道组手运动员不同强度运动的持续时间，推算出有氧代谢在相应运动中的供能比例。

1.2.3 实验法 实验研究共选取22名运动员样本，女子13人，男子9人。于2016年9月5-7日3天完成实验测试。因测试条件受限，最终取得有效样本成绩18人（男女子各9人）。有效样本运动员年龄集中在17～20岁之间，女子样本运动员平均身高166.38±4.03cm、平均体重57.51±3.69kg，男子运动员平均身高176±8.19cm、平均体重61.12±9.39kg，样本运动员平均体育运动训练年限为5年以上，平均空手道训练年限高于2年（表1），样本情况表示绝大多数运动员由其他运动项目（跆拳道、散打）转项而来。

表1 样本运动员基本情况

本研究采用黎涌明2014年设计得出的运动强度与持续时间回归方程y=22.404×Ln（X）+45.176，（R2=0.9334）[1]，采用Cortex MetaMax 3B气体代谢分析仪，在空手道组手模拟对抗过程中采集并分析运动员气体代谢情况，通过监测组手运动员在运动前安静、运动前即刻以及运动后第1、3、5、7、10min的血乳酸生成情况，运用仪器测得并计算出模拟实战对抗条件下组手运动员的有氧代谢情况（图1）。

图1 组手运动员模拟对抗实验设计流程

图2 CORTEX气体代谢仪器穿戴

实验中对测试的得分与技术动作做出要求，研究选取成年男子3min与成年女子2min作为组手比赛基本时间，采取回合制竞赛方式。为保证模拟比赛的运动强度尽可能接近正式比赛的运动强度，在3min比赛内（加时时间在3min后累加），研究人员要求双方运动员必须出现10次以上的上肢技法攻击（前手、后手、上肢组合技法，不需要每次攻击都有效得分）；必须出现10次以上的下肢技法攻击（含5次以上的有效得分）；必须出现3次以上的摔法攻击（不需要每次攻击都有效得分）。一名测试工作记录技法次数与得分。受到测试仪器穿戴影响（图2），攻击者对于穿戴者在实施各类攻击技法中，虽然不需要避开头面部、躯干上段等核心攻击取分区域，但是在攻击中需要达到真正的寸止，避免因外力导致的实验仪器损坏。

表3 组手模拟比赛的运动员血乳酸生成情况 mmol/L

2 结果与分析

2.1 对假设性回归方程结果的分析 竞技组手运动的比赛强度非一成不变，通过结合前人对最大摄氧量以及主观体力等级的研究[2-3]，以及对实际组手竞赛训练与录像进行分析，按照组手运动技术动作的复杂程度和运动员全身性参与程度，将防御性步法移动（前进与后退、步法闪躲等）、腿部中低位佯攻与防守等技术动作视为低强度运动（40～60%VO2max，非接触性且髋关节以下肢体动作为主）；将移动中2次及2次以下的上段直击或拳打法动作（组合）等视为中强度运动（61～80%VO2max，短暂接触且全身性技术组合）；将移动中踢技、缠斗、单一进攻手段以上的混合型技术攻击、摔技等视为高强度运动（80%VO2max及以上，完全接触且全身性技术组合）。从此视角可以得出，一场组手比赛中运动员的中低强度运动比例远高于高强度所占时长。

表2 不同强度运动持续时间下空手道组手运动员有氧供能比例

空手道组手与跆拳道运动在比赛时间和强度上存在共性，前人的研究中，认为跆拳道项目以无氧耐力为主，保证运动员在一场比赛中能够维持较长时间的高强度运动[4]。同时有氧能力被认为是同场格斗项群运动员的基础[5]，能够令运动员在一天参加多场比赛时保持充沛的精力和体力，在两场比赛的休息间歇能够快速恢复[6]。根据黎涌明有氧供能与高强度运动持续时间的关系公式，组手运动员高强度与中低强度时间持续比值分别为：女子高强度持续时间占总竞赛时长的12%，男子占10%。分别将组手运动整体时间、换算后的高强度运动时间、相应中低强度运动时间带入方程，得出不同百分比值，并将其与前人研究时间进行比较。研究中体现出高强度运动下组手运动员有氧供能比例与参赛时间呈正相关，在理论假设条件下的女子2min运动与男子3min运动时间下，高强度运动中的女子组手运动员有氧供能比例高于60.7%，而男子运动员高于69.8%，男子运动员计算百分比相对接近国外对4：27空手道格斗的有氧供能比例77.8%[7]。若将计时比赛时间划分为高强度运动与中低强度运动（本研究前文对不同时间截点下空手道组手运动供能特征研究部分），根据计算获得的高强度运动时间比例12%（女子2min）和10%（男子3min），实际在高强度运动所占时间内，空手道组手运动员有氧供能比例分别高于13.2%与18.2%；相应的中低强度运动中有氧供能比例分别为57.8%（女子2min）和67.4%（男子3min）。得知在规定时间段内高强度与中低强度运动的有氧代谢总比例要分别高于70%（女子）和80%（男子）。上述结果的前提基于对规定运动时间内的动作总耗时量，与实际组手竞赛中运动员的场上动作行为模式与动作耗时有较大差异。并且在女子组手运动中规定时间2min与74.4s、2min有氧无氧分界点在时间、空间内较为接近。

2.2 对模拟实战条件下组手运动员氧代谢水平的分析由表3所示，所有被试运动员在运动后，不同分数的血乳酸测试成绩在数据集中区域上较为正常，表明所选取的样本运动员能够符合实验测试的真实需要，体现了模拟比赛实验在实验设计上能够满足测试需求，符合格斗竞赛的能量代谢一般规律，较为接近真实比赛的运动强度，符合组手竞技比赛对本实验提出的运动强度需求，模拟实验组织成功。

但是在对所得数据的表象分析中，相对于运动后1min，发现在模拟比赛后第5min的血乳酸数据中，9名女子运动员中只有1名测试对象的血乳酸上升了0.03个单位，其它8名被试者均在该阶段出现不同程度的血乳酸值下降；9名男子运动员中，出现了5名被试对象的血乳酸值升高现象。在第7min与第10min的监测结果对比中，除0009（女子）、0012（女子）、0022（男子）3个样本之外，其余15个样本都出现了不同程度的血乳酸值下降，结合模拟比赛后第5min的男女不同性别样本的数据变化，认为女子组手运动的整体模拟比赛运动强度较男子运动员低。从第10min的血乳酸表现情况来看，相对于运动后1min，除0022（男子）样本之外，其余17名男女子运动员的血乳酸值均出现了均匀下降，男子运动员在恢复能力上要优于女子运动员。

根据表3的数据态势，可认为在一场比赛后的第5～10min是组手运动员乳酸消除的合适时间段，在10余分钟结束后运动员身体的乳酸产生量基本与安静时的量相等，与之相对应的运动员的机体疲劳与不适感会降低到合适水平。而在实际参赛过程中，两场比赛的间隔时间由于赛制等客观条件影响，存在短于10min的可能性，运动员在上一场比赛累计的血乳酸在短时间范围内无法得到有效清除。在比赛赛制无法改变的客观条件下，只有通过在平时训练中对组手运动员训练方式的转变、以提升运动员有氧代谢能力为体能训练核心、在手段上丰富有氧训练内涵，来提升运动员摄氧代谢水平和提高单位时间内运动员机体消除乳酸的能力。

图3 不同能量代谢系统在模拟比赛中的供能情况比较

在实际训练中，更多地将运动员竞技能力的发展转向对乳酸的耐受程度。组手运动员有氧训练与冲酸耐受乳酸能力训练的比重，应在客观实验结果的指导下进行相应调整，若一味地加大运动员耐受乳酸能力训练而忽视乳酸消除的客观时间，忽视对乳酸消除率的干预性研究与训练，既使运动员能够在一场比赛中高质量地完成高强度、高速度比赛任务，做出相应的技战术配合，但是其消除乳酸的能力没有提升，无法加快其疲劳恢复速度，也无法保证贯穿性赛制下的高质量、连续性参赛。

表4 3种能量代谢系统的供能比较

磷酸原供能系统与糖酵解供能系统在模拟比赛实验中为运动员的供能总量较为接近，在快速动作的实施过程中，ATP-CP的能量被快速释放，以完成高功率快速度的攻防技术动作。快速糖酵解产生的能量用于维持组手运动员完成高强度比赛的能力，但是根据文献所提出的有氧无氧供能临界点迁移的理论（自2min前移至74.4s[8]），结合组手运动半接触性、多回合攻防技术体系、多暂停的竞赛安排，绝大多数的竞技组手运动实际完成时间要大大长于规定时间（女子2min、男子3min），因此在无氧阈前移的前提下，运动员需要提升以有氧氧化代谢能力为基础的能量代谢水平，以维持高强度竞赛条件下机体耐酸、消酸以及功率发挥的实际竞赛需求。图3中的数据趋势线也证明了有氧氧化供能能力是在实际比赛中对运动员总供能的基础性前提保证。18名被试者的有氧氧化供能能力（产生KJ）均是其它2类供能系统的2倍及以上，有氧氧化的趋势线在总供能比例中占有绝对优势。通过对表4中3种能量代谢系统的供能能力比较（产量与百分比），在女子组、男子组、男女组的3类组别中，糖酵解的供能能量与比例是3个系统中最低的，而有氧氧化供能系统在3个组别的供能比例与能量产生2个指标上均占有绝对优势，分别占到64.9%（女子组）、75.2%（男子组）、70%（男女混合组）。因此从数据上推导，空手道组手运动员在竞赛中的主要供能方式为有氧氧化供能，供能比例女子运动员较男子运动员低，其主要原因与实际竞赛运动时间长短有关。

将实验推导后的数据与前文黎涌明设计的高强度运动与持续时间方程y=22.404×Ln（X）+45.176，（R2=0.9334）计算值相比较。即高强度运动所占时间内空手道组手运动员有氧供能比例分别高于13.2%（女子2min）与18.2%（男子3min）；相应的中低强度运动中，有氧供能比例分别为57.8%（女子2min）和67.4%（男子3min）；男女运动员总比例要分别高于70%（女子）和80%（男子）。表4中的有氧氧化供能比例与中低强度运动中所获得的方程计算值较为接近，但是无论采取实验验证还是假设性方程检验，都证明了在规定时间下的空手道组手竞技运动中，组手运动员的能量代谢特征以有氧氧化供能为主。相对于男子运动员，女子运动员磷酸原供能比例接近30%，因此女子运动员的体能训练中需要兼顾2个能量系统的协同发展；男子组手运动员的体能训练中，需要强调有氧能力为基础的训练思想，围绕有氧代谢能力的提升设计训练框架。

3 结论与建议

3.1 结论 空手道组手运动员在比赛中的主要能量来源于有氧氧化供能，运动员整体有氧氧化供能比超过70%，空手道组手运动是以有氧供能为主导的同场竞技格斗对抗类项目。

3.2 建议 1）有氧耐力训练是提升空手道运动员体能水平的基础，可通过运动方式、强度与量的交互、力量训练的创新以及新技术、新设备等手段丰富训练内涵。

2）采用非线性训练周期原则，根据运动项目特征对体能训练各子体系进行导向，将功能性训练更多地纳入到防伤康复工作中。

3）以高输出功率的力量型训练作为空手道运动员专项体能训练核心，统筹安排设计，突出专项特征，提升体能训练的工作效率。

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The Study for the Aerobic Metabolism of Karate Kumite Athletes

TIAN Wen1，LI Yong-ming2，SHEN Meng-ya3
(1.China Aviation University of China, Tianjin 300300, China;2.Shanghai University of Sport, Shanghai 200438, China; 3.Beijing Sport University, Beijing 10084, China)

This paper aims to specify the energy metabolism characteristics of the karate kumite through the method of physiological and biochemical means, and the training method is simulated and evaluated. It has positive guiding signif i cance for the scientif i c training. Methods: The energy metabolism and energy supply mode of the karate kumite athletes were studied by means of literature review, video observation and experiment. The two aspects were studied from the hypothesis model verif i cation and experimental verif i cation. Result: the study shows the majority energy supplement of kumite athletes is from aerobic metabolism. The scale in male and female are 75.2% and 64.9%, and the scale for whole kumite athletes exceed 70%. Summary: the study holds the opinion that the aerobic metabolism system is the majority energy supplement for kumite athletes. The study suggests that with the foundation of the aerobic training, people should hold the high intensity and power training as the core methods in order to enhance the specialty of kumite fi tness demands.

kumite; aerobic endurance; aerobic metabolism; fi tness training

G804

A

1004 - 7662(2017)04- 0079-05

2016-12-25

2016年度中国大学生体育协会空手道分会重点科研课题（项目编号：16DKK-Z-01）。

田文，讲师，硕士，研究方向：体能训练、空防安全。