网球运动员生理机能指标的评定及应用

库雪婷

引言

网球运动项目比赛场次频繁、休赛期短。长达11个的赛季平均一周至少要参加两次巡回赛，比赛地点跨度涉及美洲、欧洲、亚洲和澳大利亚。网球赛事以巡回赛为主，在ATP(Association of Tennis Professionals)赛事系统中，除了澳网、法网、温网、美网四项大满贯赛事之外，还有10项大师赛、9项黄金巡回赛和47项国际巡回赛，此外还包括一年一度的戴维斯杯比赛和年终总决赛。在WTA(Woman Tennis Association)方面，共涉及 54项 WTA巡回赛，囊括欧洲、美洲、亚太地区的共31个国家[6]。世界排名靠前的运动员基本保持两天一赛的比赛频率，其训练基本与比赛同步。运动员身体长期处在高负荷高训练密度的环境下。近几年，网球打法已经不再是几年前的网前截击技巧，底线对拉、大角度调动等新型打法，对网球运动员的体能提出了更高的要求。网球相关的研究者结合目前网球界的发展现状，运用运动生物学、运动生物化学的相关方法，为科学指导网球训练计划、运动监控、运动员选材等方面提供了研究基础。运动生化指标作为科学的机能评定指标能有效、准确地反应运动员体能特点及机能状况。

1 网球项目的特征

1.1 网球运动体能消耗特征

网球技术中最重要的技术是发球和接发。网球运动中占主导地位是体能和技术。运动员比赛取胜的关键在于高速度好角度的发球技术和快反应强回力的接发球技术[4]。这些技术的基础是运动员记忆性的肌肉应激反应和肌肉高速收缩的爆发力。上手发球对运动员肩部及手臂爆发力量和腰腹肌的反弓收缩的力量要求较高，回球对下肢力量、腰腹力量、上肢力量要求很高，网球比赛的快节奏对运动员全身肌肉的协调提出了高要求。底线正反手击球动作技术和网前截击技术动作，都需要在稳定状态下爆发力，对运动员的核心力量、稳固支撑性力量以及全身肌肉协调用力都有很高的要求[6]。

网球比赛中频繁出现的急速变向、急停等步法的灵活性对下肢与核心刺激显著，网球转向退位是针对运动员在比赛过程中。比赛中，运动员要在较短的时间内完成大量的击球和位移、转向、加速等爆发性动作，同时又要长期保持身体的不定向位移。这导致网球比赛具有动作不定性强、力量需求高、间歇多、持续时间长的特点。

1.1.1 网球运动训练中的能量消耗特征

网球训练包括身体机能素质训练和恢复训练[6]。相较于其他运动，网球训练的特异性需求更大，面对不间断的赛期，专业的网球竞技运动员在一年中仅有一个月休赛期进行调节，可进行单纯系统的训练。在赛期里，教练员首先需要根据运动员的打球特点制定大方向的全年训练计划和赛季计划，具体训练内容还需根据运动员的实际比赛状况和赛程安排及时调整，训练模式整体弹性较大；在日常训练中应规律插入恢复训练，保持与比赛进程的一致性，形成运动员身体自动化地利用比赛的间歇进行恢复的习惯。

1.1.2 网球竞赛中的能量代谢特征

能量代谢是指各种能源物质分解代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用。肌肉运动需要消耗能量，人体能量的供给主要是靠磷酸原供能系统、糖酵解供能系统及有氧氧化供能系统。

图1 网球运动中各能量供应系统所占比例

网球比赛是一种由连续多次爆发性用力所组成的运动项目，是一种多方位的位移、冲刺、爆发用力的非周期性运动项目[6]。网球比赛中，击球动作时间短，每一球完成时间多在10s内，其即刻心率接近最高心率的水平。因此，每一球的完成主要以磷酸原供能，当运动员对抗超过8s后，糖酵解供能系统参与供能，能量代谢产生的乳酸开始在体内堆积。在每一球结束后都有20s休息时间，此时主要以有氧供能系统为主，有氧氧化会让体内累积的乳酸分解，从而排除体内堆积的乳酸，恢复体力[7]。由此可见，爆发力是网球运动员比赛制胜的关键，有氧能力是网球运动员运动水平的决定性因素。

2 网球运动员生理生化机能的评定

随着生物工程、医学等学科高速发展，生理指标测评方法日益完善，生理机能指标测评的准确、迅捷、适用性显著提高。网球项目在项群理论中被归属为技能隔网对抗类，它的生理生化机能评测要点主要为肌肉纤维类型，本体感觉、视觉、听觉、位觉、心肺功能、有氧代谢能力和ATP-CP供能能力等。在对运动员骨骼肌系统、呼吸系统、内循环系统，心血管系统的技能评定中，常用的是肌肉在等长、等张、等动的条件下的力量；运动员受到刺激时的心率、血压、心电图和肺活量等指标。

2.1 反映网球运动员力量素质的评定指标：(1)等长力量测试用于在赛前或训练过程中测试运动员的肌肉最大力量常采用测力计完成。测试过程中，肌肉收缩长度不变，测量肌肉在某一固定关节角度时肌肉或肌群所能克服的最大阻力。(2)评定肌肉爆发力产生的最快时间可通过测量无氧代谢酶活性的变化，从而推出ATP的转换速度和时间。

2.2 运动员耐力素质指标的评定指标：(1)慢肌纤维中线粒体的体积和数目影响肌肉耐力。慢肌纤维中线粒体多的运动员在氧的吸收利用上会更有优势，耐力更好；(2)有氧代谢酶影响氧气使用率。作为身体肌肉和内循环系统将吸入氧进行有效利用的中介，有氧代谢酶活性越高，氧气使用率越高；(3)血红蛋白、肌红蛋白含量运动员身体机能状态的重要指标，主要通过抽取血样进行检测评定；(4)基础心率，即清晨起床前空腹卧位心率，是预示运动员训练疲劳程度的指标。基础心率一般较为稳定并随着训练年限的延长和训练水平的提高而减慢。基础心率突然加快往往提示身体过度疲劳或身体疾病，。运动日时心率增加到最大限度时叫最大心率，最大心率随年龄增长而逐渐减少，一般用220减年龄估算最大心率[14]。运动时心率的快慢与运动负荷有关。负荷强度越大，则心率越快，负荷越小，心率变化幅度则越小。

2.3 应激系统机能的评定指标：(1)乙酰胆碱是一种神经兴奋递质，释放出来的乙酰胆碱在突触间隙进行扩散并与受体相结合，最后生成乙酸和胆碱，乙酸从组织液溢出[1]。可通过测量血液中乙酸的含量来反映神经系统的兴奋性，在网球运动中，接发球和网球的截击以及对球来方向的预判，都需要运动员注意力的告诉集中和灵敏的反应。灵敏性主要表现为中枢神经判断的准确、接受信息后的快速反馈整合、及神经系统在收到刺激后的应激反应。作为支配肢体运动的来源，神经可通过测量血液中的乙酸来评定运动员的神经应激状态，从而评定运动员此时的注意力状态；(2)有些激素水平的变化会显著影响到运动员适应性调节能力。运动前期，血儿茶酚胺浓度升高促进肌糖原分解，引起胰高糖素的分泌增多，抑制胰岛素的分泌。当肌肉血糖浓度低于正常水平，胰高糖素就会促进肝糖元分解进入血液，并激活糖异维持血糖浓度，确保中枢神经和大脑运动正常。胰岛素过高或过低对网球运动员的场上表现都会产生负面影响。

2.4 机体负荷程度的评定方法：(1)机体有氧能力与心脏的泵血功能有关，心率与血压可以用于测量机体泵血的功能水平。运动时，随着运动的进行，心率和心脏泵血频率会加快，摄氧与氧利用率也随之上升。但增加到一定程度，受到遗传因素的影响和年龄因素的限制，机体会表现出运动员本身能承受的极值，这就是运动员运动负荷适应水平的体现[11]。(2)利用检测血清肌酸激酶活性评定运动员负荷水平。血清肌酸激酶与机体能量代谢密切相关。作为机体ATP-CP(中文名称)供能系统代谢的关键酶之一，其反映机体承受的训练强度与机体对运动负荷大小的应激程度。

3 机能评定在网球运动相关学科中的应用

运动员的身体机能状态决定运动员的竞技能力[11]。通过生理生化指标能对人体各器官系统和组织的机能水平进行测定和评价。生理机能本身有遗传性、可变性和适应性的特点，根据不同运动项群对生理生化机能的要求，可以利用各项运动生理生化指标选材不同层次的运动员。个体在生理机能上的差异也较大，对运动员赛前赛后的机能评测结果可作为运动员训练计划的重要参考指标。运动生理生化机能指标，是现阶段存在的相对科学的，能反映运动员机能状态的指标，对运动员运动训练监控有重要的意义。

3.1 运动生理生化机能评定在网球运动员选材中的应用

人体器官系统和机能形状有较强的遗传性，项目群体间对各项能力也有不一致要求。运动生理生化选材利用科学的仪器测量出人体的各项生理指标，再根据专项要求判断该运动员是否适合这项运动及是否展现运动潜能。网球在项群分类中属于技能隔网对抗类体育项目，选材过程中要求选择反应较快，有氧和无氧供能能力强，快肌纤维占比大且具有较强心肺功能的对象。

3.1.1 骨骼肌选材

骨骼肌纤维类型受到遗传因素的主导影响，现有肌肉活检(活体肌组织针检术)、组织化学染色法、肌电图检测法和等肌纤维类型的检测方法。网球运动中，取胜的关键在于精准、高速的发球和稳定的接发球技术[1]。所以在运动员选材中，对运动员肌肉爆发力的评测至关重要，运用测量肌纤维类型的方式可以帮助教练员估计运动员的运动潜力。

3.1.2 血液机能选材

血红蛋白是红细胞中的一种载氧蛋白，是构成红细胞的主要部分。血红蛋白具有运输氧、二氧化碳和缓冲血液酸碱度的作用。血红蛋白这一项指标遗传度高达0.99，先天制约高。运动实践证明，血红细胞值高、波动小者，耐受大负荷运动训练，从事耐力性项目运动较好。对于青少年网球运动员的选材，可以使用测量血红蛋白值的方式。在运动员训练期间，按周期测量血红蛋白以评估运动员的先天耐力水平。网球运动是以体能和技能为主导的竞技项目，耐力素质在体能中起主导因素。血液中血红细胞含量高有利于供氧，运动能力高，故血液机能可以成为网球运动选材的重要指标。

3.1.3 物质能量代谢选材

血乳酸是运动中产生的肌乳酸通过扩散、活化转运等方式透过肌细胞膜进入血液而形成。乳酸是糖酵解的重要产物。糖酵解释放能量的时间短、速度快、强度大，所以可以用测量运动员运动后血乳酸的值评估运动员个体机能的糖酵解供能能力。无氧阈是指血乳酸平缓上升和急剧上升之间存在的拐点，具有个体差异性。在测量运动员血乳酸值的过程中，应该综合考虑运动员无氧阈的个体差异、控制训练实验的强度负荷。网球技能中常用短距离加速救球、快速急停转向。在此类过程中主要靠ATP-CP和糖酵解功能，血乳酸产生的值能反映运动员供能能力、血乳酸可以作为评估网球运动员物质代谢能力的生理生化指标，教练员可依此作为参考评估运动员的供能能力。

3.2 生理生化机能指标对训练计划安排的导向作用

3.2.1 网球运动员体能训练内容的制定

网球训练训练必须结合网球运动项目特点、能量代谢特征和个体的差异性特征进行制定[7]。网球比赛赛季一年长达10至11月，冬训周期短，体能训练常常伴随着比赛进行，故网球运动员的训练计划应结合运动员实际比赛过程中的技术战术特点、网球项目的能量代谢特征和运动员机体变化特征进行个性化制定[6]。保持训练与比赛节奏的紧密结合，可以降低心理等因素在比赛过程中对运动员产生的负面影响。网球运动属混合供能。比赛过程中，磷酸原供能系统、糖酵解供能系统和有氧代谢供能系统都参与机体的能量代谢。故在训练中也要充分利用超量恢复的训练方法，以提高磷酸原供能系统能力为主，以提高糖酵解供能系统和有氧代谢供能系统训练为辅，从而全面提高运动员在比赛过程中集体的适应水平。

3.2.2 运动员恢复训练的安排

网球运动是以巡回赛为主要形式，运动员的训练体系以比赛为主导，赛季中都处于连续比赛的高负荷中。所以教练员要加大对运动员疲劳与恢复的重视力度、注重在训练程中穿插对运动员生理机能的评定。当察觉到运动员的疲劳时，应及时进行的恢复训练，避免因疲劳训练导致机能下降甚至是受伤。无恢复训练是对运动员身体的透支。恢复可有效延长运动员比赛寿命。建议教练员在运动员进行大负荷的训练后，及时制定恢复计划进行恢复训练，合理的恢复训练可以帮助运动员提高运动员集体对训练负荷的适应水平，为在长时间高强度快节奏的比赛中持续供能提供保障[7]。

3.2.3 网球运动员训练比赛中的营养补充

糖是中枢神经系统的基本供能物质。在赛前、赛中和赛后进行及时的补糖可以推迟机体疲劳的产生、减少蛋白质的消耗、促进机体的及时恢复[1]。网球运动训练耗能大，常以冲调运动饮料作为营养补充的主要方式，巧克力和香蕉作为补充能量的主要食物。比赛过程中的营养补充遵循能量高，葡萄糖为主的原则。

网球运动持续时间长，体液流失严重。尤其针对高温环境下进行长时间的比赛，不及时补水可能会导致机体严重脱水，影响比赛水平和训练效果。网球训练与比赛中采用低浓度冲调葡萄糖作为饮品。在网球训练或比赛中合理补液，遵循少量多次的原则，能使心率、体温降低，机体酸碱度保持平衡。

3.3 运动生理生化机能评定在运动训练监控中的应用

运动性疲劳产生的生理机制复杂，在各个项目中，运动性疲劳的现象普遍，尤其在高水平运动员身上更容易因为监控的不科学或者不及时而出现。运动医学界对运动员训练监控有专门的研究领域，随着先进科技设备的研发,运动训练中有而越来越注重对运动员疲劳的监控。一般认为,生理和心理负担过重引起体内机能的变化。开始某些生理常数的变化,如呼吸、心率、血压等复杂的生理、生化变化的。一旦这些变化不能及时恢复正常将导致训练过度而产生疲劳[12]。

3.3.1 血乳酸评定训练强度

血乳酸由机体肌肉产生的乳酸穿过肌细胞膜后扩散至毛细血管形成，血乳酸这一生理指标可以反映运动员承受负荷的机能状态。在网球训练中，对抗需要运动员疾速奔跑击球或急速奔跑后转向，此时段每球持续时间为15秒左右，属于短时间极量运动。在此过程中糖酵解供能是运动员机体主要的代谢供能方式。在糖酵解参与供能的过程中，运动员体内乳酸也会急剧增加，在身体进入有氧氧化供能的能量代谢阶段时，乳酸可以在有氧条件下分解，在体内的浓度也会下降。按比赛节奏要求，教练员一般会控制训练节奏与比赛相适应，如果在训练中间隙时间不足、训练密度过大，会导致运动员体内循环系统无法建立稳态平衡，从而导致乳酸累积[11]。

3.3.2 心率反映运动员实时运动负荷

心率可以反应心脏的泵血功能，在训练中心率测试也是教练员最常用的用来测量运动员训练中机能状况的方式。在训练过程中，运动员心率恢复快说明运动员代谢能力好，身体机能状况良好。相反，若心率在充分休息后仍然不能恢复到正常水平，则可能是运动疲劳的体现。网球运动中有较多的急停、转向和短距离加速，在身体启动后心率会急速上升；在运动间隙或者是局间休息时，心率开始逐渐恢复至正常水平，在网球运动员的训练过程中，进行实时的心率测试可以监控训练的负荷变化及运动员的机能恢复状况。

3.3.3 血清肌酸激酶评定训练负荷强度

血清肌酸激酶活性变化可作为评定肌肉承受刺激、骨骼肌微细损伤及适应与恢复的重要敏感指标[17]。肌酸激酶的指数受PH值的变化影响，血清CK的显著增加频繁出现在中到高强度的最大力量训练或耐力训练之后。教练员和随队科研组成员可以在对运动员进行训练监控时，利用运动员训练前后血液中肌酸激酶活性的变化评定运动员骨骼肌训练中做功的负荷量及负荷强度。血液抽样的方式对运动员的身体机能会产生一定的负面影响，但是血清肌酸激酶作为现在最敏感的运动员身体机能评定指标，其认可度还是在持续提高。测评运动员血液中的肌酸激酶活性的变化可以及时了解运动员运动肌肉对训练中训练负荷的适应状态，从而评定运动员的的机能状态，预防运动员身体机能过度疲劳。

4 总结

运动生理生化指标可以在运动员选材、运动训练学、运动监控等领域广泛运用。将机能指标的评定运用到网球运动中，可以帮助教练员更好地了解运动员的机能状态和制定科学个性化的训练计划。对于青少年的选材，生理生化的多项指标也能成为重要参考。网球运动中的能量供应主要以磷酸原代谢为主，糖酵解供能系统和有氧代谢供能体能也参与供能。在体能训练时要充分考虑网球运动专项特征，针对不同比赛类型的运动员制定不同的训练模式，不能照搬其他项目的训练方法，在训练中严格遵守竞技需要与区别对待训练原则，用科学手段对运动员的技能进行即使评定分析，以运动员个体的机能评定指标作为训练计划的参考数据，注重加强恢复性训练，预防运动损伤。基于体能在运动员比赛中的重要性，网球运动员的训练应加大体能训练的比例，加强对耐力机能的评定，训练方法内容要围绕网球运动项目特征设计，以帮助运动员不断提高运动成绩。