定向运动员12分钟跑中能量消耗的动态研究*

刘 帅 吴海英 李佳遥

定向运动员12分钟跑中能量消耗的动态研究*

刘 帅1吴海英1李佳遥2

（1太原工业学院 体育系，山西 太原 030008；2大同大学 体育学院，山西 大同 037009）

通过人体成分分析仪筛选受试者，采用运动能耗仪WGT3X-BT对18名定向运动员12分钟跑中能耗监测，运动即刻使用尿检仪检测尿蛋白验证疲劳状态，准确高效评价运动员运动负荷，帮助其提高有氧耐力水平。结论：通过尿检及能耗数值均验证运动员12分钟跑达到力竭状态，在第2分钟、第4分钟、第9分钟开始峰值波动大，意味着动作幅度、疲劳程度的不同，证明三大供能占比的不同，据此提出12分钟跑前的训练和营养补充计划，以提高运动成绩。

12分钟跑；能量消耗；加速度传感器；运动员

人体运动能耗是了解身体活动水平及效果的重要指标，加速度计可准确记录身体活动类型、频率和时间，直观反映运动能耗，具有客观便捷、对受试者干扰性小等优点，Actigraph加速度传感器对跑步等位移活动的测量准确度更高。12分钟跑是评定人体体能级别的快捷方式，分析运动员12分钟跑能耗，对提高运动员中长跑能量储备、技战术水平和赛前营养准备具有指导意义。本文选取符合条件的受试者进行12分钟跑测试，记录每分钟能耗数值；运动即刻收集尿液样本，检测是否达到力竭状态；提取数值进行绘图，分析力竭运动过程中的消耗趋势，结合实战表现分析原因，找出提高成绩的训练方案和营养补充计划，旨在为科学指导定向运动员科学训练提供依据。

1 研究对象

选取太原工业学院体育系体态匀称、骨盆、踝关节维度小、体重较轻的18名定向队员（男10人、女8人）为研究对象，且研究对象的身高、体脂等经体成分分析仪检测符合要求，测试前均做详细的调查，训练时间1年以上，生理无异常状况，且都愿意严格遵守实验流程。

2 实验设计

将实验对象分男、女两组，由于相同速度下跑台和场地走、跑的能耗差异大，直接测量场地走、跑的能量消耗能反映日常体育健身活动的真实状况，采用实际场地测验，在工作人员指导下将加速度传感器固定于受试者最接近人体质心的右侧髂前上棘部位，测量其12分钟跑的能耗动态变化。发令枪声响起后开始计时，要求每名运动员在12分钟内跑到力竭，即刻收集受试者运动尿液样本，采用尿检仪检测尿蛋白，验证疲劳状态，而后计算每分钟消耗的梅脱值并绘制出折线图，分析其在初始阶段、中途及结尾的能耗特征。

3 结果与分析

3.1 身体成分主要指标

表1 男女受试者身体成分检测结果

身高（cm）体重（kg）腰臀比身体质量指数（BMI）体脂肪率（BF%） 男175.60±4.2062.07±4.760.85±0.0220.12±1.3811.15±2.82 女163.25±3.3355.99±4.790.80±0.0221±1.7925.08±3.74

世界卫生组织(WHO)指出：亚洲人标准BMI值范围在18.5-23之间；健康男性的腰臀比平均为0.85-0.90，女性平均为0.75-0.80。耐力运动员和其他运动员相比，绝对和相对体脂含量较低，含量过多对运动有消极影响，成绩和体脂百分比呈负相关，体脂率在5％-10%为优秀，一般男性运动员BF%在6%-13%，女性在14%-20%：由表1可知，受试者BMI指数正常，男性腰臀比和BF%符合普通运动员标准，女性体脂、腰臀比偏高。

3.2 测试中能量消耗

表2 受试者测试结果

跑步成绩（m）MET Rate训练即刻尿检(g/L)次日晨检（g/L） 男3200±156.357.39±1.070.79±0.340.63±0.39 女2625±166.909.31±0.920.74±0.360.69±0.43

表3 人体运动强度划分（METs）

轻中等重很重 男1.6-3.94.0-5.96.0-7.98.0-9.9 女1.2-2.72.8-4.34.4-5.96.0-7.5

肯尼斯·库珀博士指出12分钟跑，30岁以下男子2800m以上，女子2600m以上为优秀，表2显示所测运动员平均跑步距离达标。梅脱（METs）与人体运动强度呈正相关，基于梅脱的人体运动强度划分，男生平均值在7.39，女生平均值在9.31，由表3可见，受试者在规定时间内均达到生理负荷标准。由于使用加速度计测定热量消耗会在将近10 METs的运动强度时达到停滞期而低估高强度时的热量消耗，为保持实验严谨性，还应根据尿检结果验证赛后状态。运动后蛋白质分解增大，在尿中能检测出蛋白，出现尿蛋白阳性，提示机体可能出现疲劳现象，由图2看出，受试者训练即刻和次日晨检均检测出尿蛋白，判定受试者出现疲劳，所以绘制的12分钟内每分钟的动态变化可真实反映学生能量变化，具有显著的研究意义。

3.3 能量消耗的动态变化

3.3.1总能耗曲线分析

运动员起跑前呈站立姿势，当人体处于静止站立状态时也有加速度，速度计也会检测出能量消耗，故图1开始时间能耗非0。赛后不能立即坐躺，应做些有氧运动，防止重力性休克，也有利于机体恢复，所以12分钟后能耗也不为0。由图1得知全体受试者能耗在第2和4分钟变动明显，2-3分钟呈现抬升趋势，至第4分钟上升到一个平台期，8-9分钟普遍有所变化，运动后期部分受试者呈现下降趋势。

图1 受试者MET Rate消耗折线图

3.3.2男生能耗分析

图2 为男生12分钟跑MET Rate散点图

图2为男生跑步MET消耗图，前两分钟由高变低，而后缓慢抬升至平台期，测试中后期又缓慢下降。根据实验现场记录可以得出，受试者在前1分钟的时候起跑瞬间加速，抢弯道处未全力冲刺故下降，第2分钟的时候已经开始出现第一、二梯队分化，专业运动员比赛中会根据参赛队员实力分析自己在赛中的战术优势和不足而确定战术方法。中长跑比赛中擅长终点冲刺者常选择跟随跑，而耐力较强者会更多选择领先跑战术。M5运动员在弯道抢跑，所用动作幅度会很大，起始阶段消耗的卡路里直线上升又立马调整速度降了下来。前3分钟第一集团能耗逐渐递增，第二集团速度明显下降，3-4分钟受试者能耗攀升逐渐趋同，前4分钟的能耗远小于平均值，第4分钟后出现变化，此时受试者开始有疲劳感，耐力性运动员应用较高的平均速度通过全程，所以4-9分钟多数运动员能量消耗在平缓期，需要注意的是，刚开始在第2分钟分化出的第1集团在第4分钟后能量消耗处于下行，而第2集团经过第2分钟的蛰伏调整后能耗逐渐增高，且运动保持在中高速水平。

3.3.3女生能耗分析

图3 女生12分钟跑MET Rate散点图

图3显示前两分钟女生上升趋势明显，据现场记录可看出，她们起跑准备阶段身体前倾，动作幅度很大，故此加速度仪记录的能耗很大，起点相对男生来说较高，而且均有抢道动作，步伐频率相差不大意味着整体能耗趋势类似，并无明显太高或太低者，所以她们的能量消耗呈现迅速提升趋势。第2分钟后每人的METs开始有所分化，女生跑步梯队分布较稳定，前后位置变化小，相较于男生而言，第2分钟后上升到平稳期，最后冲刺阶段能耗差异大，部分受试者迅速下降，可以推测出在跑步前期和中期并未合理安排体力导致最后未能成功加速致使速度降低，而大部分受试者在第11分钟后MET消耗缓慢下降，可以看出跑步动作的幅度和频率已经慢了下来，均出现不同程度的减速，这与起始阶段冲刺抢道迅速消耗体力从而过早进入平稳期也有直接关系，由此可以看出部分女性受试者在测试中除了能量补充方面未准备充足，在战术安排上也有所欠缺。

4 结论与建议

4.1 结论

身体成分显示男生均符合运动员标准，女生BMI偏高，会对运动表现产生不利影响；运动即刻和次日清晨均检测出尿蛋白，说明机体耗能多、负荷大，应提高体能储备；男女生在第2、4、9分钟后均出现明显波动，说明位移、体态向量发生改变，人体供能方式进行了转换；男生全程起伏大而能耗高，意味着技战术运用较多；女生能耗表现平稳，次日尿检结果升高，说明运动负荷过重且在比赛过程中不善于进行变动；女生前6分钟能耗比男生大，在中后期的能耗提前下降，意味着在跑步技巧、训练方式和身体素质方面有待提升。

4.2 建议

4.2.1供能代谢方面

全部受试者能耗不同时间段均有不同特征，意味着供能方式在运动中有了改变。人体三大供能系统按不同比例为机体供能，18名测试者的12分钟跑属于周期性耐力项目，是长时间递增负荷的有氧运动，随着运动长度的增加逐步从无氧混合代谢向以有氧供能为主的混合代谢过渡，意味着脂肪的动用只能在运动中后期出现，后期冲刺阶段仍由糖来供能，所以定向运动员在平时训练中应多注意通过训练延长每个系统供能时间，可采用变速跑、间歇跑等训练方法提高自身有氧耐力，还应注意赛前 3-7 天前进行非力竭性高强度运动，然后逐步减小训练负荷使机体代谢恢复到最佳状态。

4.2.2体能储备方面

女生在12分钟跑中期能耗处于下行，后期能耗下降速度快，身体已提前达到疲乏期。耐力水平较高的运动员肌肉动员脂肪的能力较强，男生全程波动大、能耗高，女生中期平稳却后期乏力，都说明运动中所需能量较多，所以提前增加身体糖原和脂肪储备至关重要。运动即刻和次日清晨均检测出尿蛋白，应注意无机盐、水、能提高血红蛋白含量的营养物质的补充，在赛前三天的膳食主要以多糖类为主，辅以少量高糖类食物可使肌糖原储量超量恢复；比赛当天食用易消化食物，适当补充含钾食物，可强化肌肉力量和耐力；赛前1-2小时和10-15分钟间隔补水，坚持少量多次原则，防止运动性脱水。

4.2.3技战术方面

合理地安排体力，采用适合自己的战术。女生的技战术安排稍显不足，一开始的猛冲会急剧消耗体力，致使后劲不足，成绩低下，应把体力留到最后200米。在比赛中要根据场地、气候、风向、环境等量身定做属于自己的战术方案。一般耐力好的运动员常用领先跑；速度好的多采用跟随跑；为了摆脱对手还可采用变速跑。最后的冲刺阶段往往会决定运动员的成绩，所以要把握好时机，以及加强最后冲刺能力的训练。

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Dynamic Study of Energy Consumption in the Oriented Athletes' 12-Minute Run

LIU Shuai, etal.

（Taiyuan Institute of Technology, Taiyuan 030008, Shanxi, China）

太原工业学院2018年大学生创新创业训练项目WK2018058。

刘帅（1996—），本科生，研究方向：户外体育。