力量板块周期训练对我国优秀越野滑雪运动员运动表现影响的研究

2020-03-02尹一全孟庆军叶茂盛王寅博邱招义

中国体育科技 2020年12期

尹一全，孟庆军，叶茂盛，王寅博，邱招义*

越野滑雪是体能主导类耐力项目。国际滑雪联合会规定，运动员可以通过比赛获取短距离积分（sprint points）和长距离积分（distance points），积分排名可作为奥运资格的依据。运动员在距离上有所侧重，但通常会兼顾各小项的训练和比赛。随着规则的发展，短距离项目的特点和“集体出发”的比赛规则，加强了运动员对无氧能力的需求（Losnegard et al.，2011；Mc‐Gawley et al.，2014；Sandbakk et al.，2011a）。为了适应多变的比赛速度节奏，运动员需要在多变的赛道中不断改变技术、动作速率和力量输出。在这种发展趋势下，部分强壮运动员不仅在短距离小项（sprint）有优势，而且可以依赖后程的冲刺能力，在50 km 集体出发（mass start）的长距离比赛中冲击冠军（Losnegardetal.，2011；Staibetal.，2000）。由此，力量训练被更多重视（Stöggl et al.，2006，2007）。

耐力项目的力量与耐力同期训练问题也成为体育学的研究热点。有研究认为，新增加的肌肉量有氧能力较低，肌肉质量的增加可能并不利于耐力表现（Skattebo et al.，2016）。但当下普遍认为，同期训练对力量会产生不兼容的问题（Hickson，1980），对耐力表现基本没有消极影响，力量训练增长的肌肉可能同时具有较高的有氧能力以及较好的神经肌肉特征（Smith，2008）。

传统型周期（TRAD periodization）在越野滑雪训练中普遍使用（Solli et al.，2019）。该模式的特点是在大量低强度耐力训练基础上，每周安排1～2 次提高V的HIT训练（高强度训练，或称MAP 最大有氧功训练），同时安排2 次左右的力量训练课。有研究认为，HIT 训练可能会和力量训练产生消极抵冲，但对提高机体糖原储备、线粒体酶活性、毛细血管密度和氧化酶活性有积极作用（Do‐cherty et al.，2000；Holloszy，1982）。8～12 RM 力量训练主要引起细胞蛋白合成的增加，并刺激无氧供能系统。根据这一理论，Docherty 等（2000）提出同期训练的检验模型，认为高强度有氧训练会与8～12 RM 增大肌肉量的训练产生冲突，肌细胞需要适应两种不同的生理和形态变化，会相互干扰。

目前，我国越野滑雪运动员因力量水平低导致速度能力差的现状，与当下越野滑雪的发展趋势不符（Sand‐bakk et al.，2014）。采用传统型训练周期，运动员于短期内在力量上无法突破。而已有研究证明，HIT 训练能显著提高运动员多方面的有氧表现，因此一直被作为重要的训练内容（Evertsen et al.，2008；Gaskill et al.，1999；Sand‐bakk et al.，2011b）。鉴于上述力量训练与HIT 训练不兼容的情况，需要采取新思路安排训练。

于洪军（2014）针对同期训练可能出现的矛盾，提出使用板块周期策略来解决力量与耐力同期训练的不兼容问题。板块周期一般是指，在3～4 周时间内对1～2 项素质和能力进行有选择的集中训练，使其达到突出效果。根据Issurin 等提出的板块周期训练理念，应采取集中目标和集中训练负荷的原则，将各素质发展安排在不同小周期中，依序发展运动员不同的能力（García-Pallarés et al.，2010；Kiely，2010）。目前，多数板块周期实证研究都采用HIT 的集中负荷（Kiely et al.，2019），目的在于验证运动员的V在板块周期中是否有提升。越野滑雪力量板块设计则需要参照力量与耐力同期训练的原则。Aagaard 等（2010）对力量与耐力同期训练的研究认为，力量干预时长应不短于8 周，每周干预应不少于2 次课，并且应有足够的负荷和强度刺激，否则干预效果不显著。基于这一原则，本研究设置8 周的力量板块周期，保证总训练负荷与实验前一致的情况下，增加力量训练，并用速度快、时间短、间歇时间长的重复速度训练（sprint interval training，SIT）（Gibala et al.，2006）替代HIT 训练，保证一般力量向专项速度转化。

上述训练调整将平均的传统型周期分布变为力量板块，验证以下3 个问题：1）体能储备期前期采用传统周期训练安排，每周平均1.6 h 力量训练，并已形成训练适应积累，在板块实验周期内增加力量训练与无氧主导的速度训练，验证能否显著提高运动员的力量表现；2）在增加力量干预、减少部分耐力训练时间的情况下，运动员的有氧能力［V、运动总效能（gross efficiency，GE）、低强度的脂肪酸供能水平］是否受到消极影响；3）以上训练变化导致体能水平改变，再加上专项训练时长减少的情况下，运动员的短距离及长距离成绩是否有变化。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以2019—2020 赛季在国家越野滑雪青年队训练的19 名运动员为研究对象，其中，男子9 名，女子10 名；男子中健将级7 名、一级运动员3 名，女子中健将级7 名、一级运动员4 名。受试前已理解本研究测试和训练干预的实验目的，并签署知情同意书。本研究通过北京体育大学运动科学伦理委员会批准（批准号：2020108H）。

由于训练过程中的伤病问题，力量训练课总计16 次，进行前后测实验的运动员均完成80% 的训练课程（表1）。

表1 受试运动员干预前部分指标Table 1 Indicators before Training Intervention M±SD

1.2 总体设计

受试者从2019 年5 月开始训练，到9 月实验开始，已经历22 周的一般体能储备期。距离进入专项准备期还有2 个月，运动员各项能力已进入相对稳定的平台期，在不改变训练内容和负荷的情况下，运动员体能水平一般不会有显著波动。本研究采用单臂前后对照实验，干预期与干预前8 周的周平均训练负荷保持一致［训练负荷控制采用训练冲量累加方法（De Koning et al.，2013）］，减少部分耐力训练，并增加力量训练（每周增加约1.6 h）与速度训练量（每周增加约0.8 h），调整力量训练方式，探究其对运动表现和成绩的影响。

力量训练课：参考力量训练的依序原则（表2），进行肌肉体积—最大力量—爆发力耐力的依序刺激。1～3 周和4～6 周分别使用12 RM 和5 RM 重量进行力竭刺激。6～8 周的爆发力耐力训练采用聚组训练（cluster load）（Hansen et al.，2011）：下肢爆发力使用30% 1 RM 深蹲重量做深蹲跳的聚组；上肢力量使用负重背心，采用双杠臂屈伸和引体向上的方式聚组。速度训练不设进阶，运动员需尽全力完成训练计划要求的时长或距离。

速度训练课：在第1、3、5 和7 的4 个干预周中，设置1次陆上持杖爬坡速度训练课，在另外3 次滑雪课中穿插速度训练；在第2、4、6 和8 的4 个干预周中，在2 次滑雪课中穿插速度训练。

表2 8周力量干预方案Table 2 8-week’s Strength Training Program

1.3 测试流程与干预方案

实验前后都采用同样的测试流程（图1）。

图1 测试流程Figure 1.Test Program

1.3.1 滑行测试

在吉林北山雪洞完成测试，场地为全长1.3 km 的室内雪道，高度差为23 m。采用间隔出发的方式，不限制滑行技术，短距离测试间隔15 s 出发，长距离间隔30 s。短距离测试滑行1 圈；长距离测试男子11 圈，女子8 圈。所有受试者统一使用Fischer SKATE IFP 雪板，测试期间不打雪蜡。

1.3.2 摄氧量测试

跑台摄氧量：使用Cortex Metalyz 肺功测试仪和跑台进行测试，采用经典Bruce 方案：1）持续提高坡度速度的情况下，受试者摄氧量基本保持不变，甚至稍有下降；2）呼吸商≥1.10；3）达到训练中记录的最高心率（图2）。

图2 摄氧量测试Figure 2.Maximum Oxygen Uptake Test

测功仪摄氧量：使用Concept 2 滑雪测功仪和Cortex Metlyz 肺功测试仪进行递增负荷测试，参照2008 年Na‐than 使用相同设备的测试方案。男子从40 W 开始，每2 min 增加20 W；女子从30 W 开始，每2 min 增加15 W（Alsobrook et al.，2009）。判断标准：1）持续提高强度的受试者摄氧量基本保持不变，甚至稍有下降；2）呼吸商≥1.10；3）心率达到跑台测试最大心率的90%以上（图2）。

1.3.3 无氧功测试

下肢无氧功测试使用MONARK894E 型号功率自行车，采用经典温盖特测试方案。上肢使用Concept 2 滑雪测功仪，采用坐姿在30 s 内进行全力滑行，男子运动员阻力统一使用第10 档，女子统一使用第5 档（Alsobrook et al.，2009）（图3）。

图3 坐姿30 s测功仪测试Figure 3.30 s Power Test in Sitting Posture

1.3.4 力量与爆发力测试

使用卧推架、深蹲架、标准重量的杠铃杆和杠铃片，热身后逐渐增加重量，分别测定运动员深蹲和卧推的最大重量。

使用纵跳摸高器测试蹲跳（CMJ）与半蹲跳（SJ），每人有3 次测试机会，取最高值。CMJ 采用预摆和下蹲的方式，CJ 从蹲姿开始起跳，无预摆，运动员需双手触摸最高处。

1.3.5 下肢稳定性测试

使用YBT 套件进行测试，受试者需双手叉腰站在测试台指定位置，用脚推动滑块，顺序为右脚前、左脚前、右脚后外、左脚后外、右脚后内、左脚后内。测试重复3 次，取最好成绩，测试前热身15 min。

1.4 相关测试指标计算方法

总效能：被定义为总生理能量代谢功率Pmets（Hettin‐ga et al.，2007）或Ptot（De Koning et al.，2013）转化为运动做功（propulsion）的比率。GE/%一般在低于无氧阈的恒定强度下测得，要求受试者呼吸商小于1（Ettema et al.，2009）。本研究中，分别在测功仪递增负荷摄氧测试中6～8 min 测得GE 值，男子外部强度为100 W，女子为75 W。参考丹麦Astrup（1987）的研究使用GE 计算方法：

GE=W机械/METS×100%

EUR 为离心利用率，反映运动员借助离心阶段增强向心的发力能力，计算公式：EUR=（CMJ-SJ）/SJ×100%（Young，1995）。

1.5 训练干预的数据统计指标细节

使用心率设备，统计训练和比赛各心率强度区间的持续时长，即TIZ 模式，具体操作参考Sylta 等（2014）的研究。力量组，男女各抽取3 人佩戴心率采集设备（Polar V800 搭配Polar H10 型心率带），通过Polar Flow 进行回归统计，以挪威奥委会的心率区间为标准进行强度监控，即低强度训练（LIT）：60%～80%；中强度训练（MIT）：81%～87%；高强度训练HIT：88%～100%，计算HIT、MIT 和LIT占比。

使用训练模式（training forms）、运动形式（exercise mode）对所有训练进行统计（图4）。

图4 训练分类统计方法Figure 4.Training Distribution Statistical Method

训练负荷统计采用等价训练负荷（equal training load，ETL），即每次训练课的训练冲量之和（training impulse，TRIMP），1 min 的LIT、MIT、HIT 分别给定1、2、3 的TRIMP 得分（Solli et al.，2019）。力量训练统计：从热身开始到力量训练结束作为单次训练时长，单位时间给定1 TRIMP；速度训练统计：每次加速冲刺都记做2 min，并给定2 TRIMP。

1.6 干扰因素控制措施

与教练员共同决定训练计划和训练课执行细节，受试队伍教练员具体监督专项滑行训练，并使用Polar V800对6 名运动员实施心率监控，监督强度区间与训练计划的一致性。参照前测得到的最大力量测试值实施力量训练计划，由研究人员具体指导，完成训练计划内容。干预中与干预前保持同样的餐饮标准，是由集训地餐厅提供的自助餐。

1.7 数理统计

使用SPSS 26 软件对数据进行处理，结果用M±SD表示，采用独立样本t检验和双因素方差分析对数据进行分析，P＜0.05 和P＜0.01 分别代表具有显著性和非常显著性差异，采用皮尔逊相关系数计算相关性。

2 结果与分析

2.1 干预期训练统计

在干预期，运动员周平均训练负荷ETL 基本保持不变（1 326 vs 1 303 TRIMP），每周总训练时长下降2.4%，耐力训练下降11.4%，力量训练提高106%，速度训练时长从0.2 h 增加至1.0 h，力量与速度训练的整体占比从10%增加至22%，非专项训练从39%增加至43%（表3）。

2.2 身体形态及力量相关指标的测试结果

经过8 周力量干预后，男、女运动员体质量、骨骼肌、YBT、爆发力和上下肢力量都显著提高，且男女运动员深蹲绝对力量显著提升，体脂率无显著性变化（表4）。

男、女运动员卧推力量提升显著（男：9.05%±4.36%，P＜0.01；女：5.83%±3.09%，P＜0.01）；受试者1 RM 深蹲提升幅度比卧推更为显著（男：9.32%±3.63%，P＜0.01；女：10.56%±2.97%，P＜0.01），且女子运动员提升更为明显（图5）。

男、女运动员SJ 和CMJ 数据都有显著提升，且CMJ提升更为明显，在男女运动员上都表现出EUR 的提升（图6）。

男、女运动员Y 平衡指标都有显著提升（男：2.24%±1.07%，P＜0.01；女：3.05%±2.78%，P＜0.01；图7）。

表3 干预期与干预前的周平均训练分布Table 3 Weekly Training Distribution Across Pre and during Intervention Period M±SD

2.3 有氧能力测试

表4 身体形态及力量相关指标部分数据结果Table 4 Results of Body Shape and Strength Indicators M±SD

图5 训练前后最大力量变化Figure 5.Change of 1 Repetition Maximum Strength before and after Training

图6 受试者训练前后爆发力相关指标变化Figure 6.Change of Power Related Indicators before and after Training

图7 受试者训练前后Y平衡测试指标变化Figure 7.Change of YBT Indicators before and after Training

2.4 测功仪滑行效率测试

图8 受试者训练前后摄氧量变化Figure 8.Change of Maximum Oxygen Uptake before and after Training

男、女运动员GE 都显著提升（男：2.63%±3.50%，P＜0.01；女：2.22%±3.16%，P＜0.01），脂肪酸耗氧比例则都略有降低（男：-4.23%±3.50%，P＜0.01；女：-0.84%±2.16%，P＞0.01），且男子运动员下降更为显著（图9）。

图9 受试者训练前后总效能变化Figure 9.Change of Gross Efficiency before and after Training

2.5 无氧能力测试

男女运动员上肢平均功率与峰值功率提升相近，下肢平均功率提升低于峰值功率（表6）。

表5 有氧相关指标Table 5 Aerobic Indicators M±SD

表6 训练前后无氧功率变化Table 6 Changes of Anaerobic Power before and after Training %

2.6 滑行测试

在长距离和短距离上，男女运动员成绩都有显著提高，长距离成绩提升显著低于短距离。

3 讨论

本研究的实验对象在9～11 月夏训期间，曾在5 周时间内周平均训练负荷达到1 600 TRIMP 以上，与世界顶级越野滑雪运动员夏训期间的负荷相当（Solli et al.，2017），受试者已有相当高的耐力适应性。本研究设计是在不加大训练负荷的条件下，只调整训练内容，实验结果展示了力量板块积极的左右，由于缺乏空白对照组，部分结果也会受到赛道滑行经验积累、实验干预对运动员训练心理等系统因素的影响。

表7 测试成绩结果Table 7 Test result M±SD

3.1 力量板块对力量指标的影响

3.1.1 对最大力量指标的积极影响

在本研究中，男、女运动员体质量都有小幅度增长，主要源于骨骼肌受到肌肉量增长及神经募集能力等多个因素的影响。有研究认为，经过8～12 周的训练，低训练水平的受训者可以预期提升40%的最大力量，而一般训练水平的训练者则可以提升20%（Na，2009）。另有关于同期训练的越野滑雪干预研究显示，未参与力量训练的越野滑雪男子运动员进行力量训练后，深蹲提升约10%～15%，坐拉提升约15%～20%。本研究中，男、女运动员的卧推提升皆不足10%，在蹲提升约10%，略低于国外关于同期训练的研究，这可能与本研究受试有一定力量训练基础有关。

力量的增长，可能同时来自肌肥大及神经募集因素的影响。鉴于运动员在干预前很少进行5 RM 以上重量的训练，并且在力量板块后大臂围增长，力量训练可能在这两方面都产生了影响。然而，运动员的大腿围度并没有显著变化，说明运动员下肢力量变优不是因为肌肉横截面积的增加，而更可能因为神经募集肌肉能力的增强。

3.1.2 对爆发力指标的积极影响

男、女运动员深蹲力量和垂直纵跳高度都显著提升，可能是神经肌肉募集能力增强从而引起力量增强导致的。以往研究发现，垂直纵跳高度主要和神经募集肌肉的能力有关（Losnegard et al.，2010；Nuzzo et al.，2008）。Losnegard 等（2010）对耐力运动员进行12 周半蹲干预，同样没有显著提升股四头肌横截面积。

本研究发现，CMJ 增长超过SJ，从而导致EUR 提升。有研究发现，仅进行力量训练并不会引起EUR 的增长（Hellberg et al.，2010）。这可能与6～8 周采用超等长收缩训练有关，该训练增强了受试者对离心负荷的利用能力。Hawkins 等（2009）也得到过类似结论，认为硬拉等下肢训练（weight lifting）可以同时增强CMJ 和SJ，但对EUR 没有提升，而超等长收缩训练（plyometrics）增强了EUR。

3.1.3 对下肢稳定性的积极影响

本研究访谈发现，教练员认为运动员的下肢稳定性对成绩影响较大，并且YBT 测试动作与滑行下肢动作很相似。运动员在Y 平衡测试中有小幅度提升，虽提升幅度未及深蹲，但两者提升具有中等相关性（r=0.58，P＜0.01）。由于深蹲模式和YBT 中单腿支撑有一定相似性，下肢支撑能力和动作适应增长都可能提高YBT，女子运动员耐力表现提升可能也受益于此。因此可以推断，力量训练强化了运动员的支撑稳定能力，进而提升运动员的比赛表现。

3.1.4 对无氧能力的积极影响

力量板块干预对上下肢30 s 峰值功率提升具有良好效果，这源于最大力量的增长；平均功率的提升，说明运动员无氧水平的提升，这可能受到1～3 周促进肌肉质量增长的力竭训练和7～8 周爆发力耐力训练的共同影响。挪威耐力研究者Seiler（2019）认为，有氧能力可以为无氧损耗赋能。从越野滑雪专项需求看，越野滑雪爬坡时，耗氧量高出20%，而平地滑行时约为90%，下坡则是恢复阶段（Sandbakk et al.，2011a）。运动员较高的无氧能力，可以让运动员在上坡保持滑行效率，并在下坡进行恢复，无氧能力的提升无疑会产生积极影响。

3.2 力量板块对有氧能力的影响

3.2.1 对摄氧能力的不确定影响

研究者认识到，上肢驱动的发力模式在当前规则下更加重要（Sandbakk et al.，2014），主要体现在同时推进在传统技术比赛（Fujita et al.2016；Novikova et al.，2014；Stöggl et al.，2018）和一步一撑技术在自由技术比赛中的大量使用（Andersson et al.，2010）。本研究在实验前后测试了测功仪与跑台跑台更接近携氧平台的最大值（Bassett et al.，2000），但在本研究中无显著提升，甚至有下降迹象。但是，男、女测功仪/跑台分别从89.1%、78.0%提升到93.0%和78.7%。Holm‐berg 等（2005）和Hegge 等（2015）实验认为，世界顶级越野滑雪运动员同时推进滑行的摄氧量可以达到约90%。上肢摄氧能力的提升，可能会引起运动员技术的变化，使得其更加适应当今项目技术发展的需求。

本研究在减少HIT 训练总量的同时，大量增加了SIT的时间和比例，SIT 相比HIT 有更多加速能力的刺激（Seiler，2017）。HIT 被证实对最大有氧能力有很强的刺激作用，它可以刺激线粒体密度增长和毛细血管密度增加（Driller et al.，2009；Helgerud et al.，2007；Lindsay et al.，1996；Sandbakk et al.，2012）；SIT 则被证实可以增大线粒体的体积，并不与力量训练发生冲突（Hughes et al.，2017），这可能与增长有因果关系。

3.2.2 力量板块对运动效率的积极影响

运动经济性（work economy）和总效能（gross efficien‐cy）被认为是耐力能力的重要指标（Cavanagh et al.，1985；Costill，1967），这两个指标的内涵几乎相同。当前，GE 主要应用于自行车研究领域。对挪威国际级和国家级越野滑雪运动员进行对比发现，国际级运动员的GE 要显著高于国家级（Sandbakk et al.，2010）。在与之关联的其他研究中也发现，GE 是预测顶级越野滑雪运动员成绩的重要因素（Sandbakk et al.，2011a）。

目前，对于GE 变动的训练影响因素尚无定论，并且有研究得到相反的结论。对顶级运动员的横断面研究认为，和GE 之间负相关（Lucia et al.，2003）；并有研究认为，使用有利于提升的高强度训练模式可能会降低GE（Knut et al.，2018）或无影响（Rønnestad et al.，2014）；也有研究认为，力量和爆发力训练（Paton et al.，2005）或高强度训练（Hopker et al.，2010）可以提升GE 水平。以上研究对象均为自行车运动员，他们几乎完全使用向心收缩发力。而本研究使用同时推进动作，既包含胸大肌、背阔肌、肱三头肌等上半身肌肉的超等长收缩，也包含下肢蹲起屈伸的超等长收缩。通过力量训练或爆发力训练，可以提高运动员对拉长收缩周期的运用，从而提高能量回收系统的效率（Foure et al.，2011；Millet et al.，2002）。

GE 的提升，可能是力量训练引起I 型肌纤维的力量增长。I 型肌纤维在产生同样能量的情况下，消耗的氧气量更低，在次极限强度下，神经会在I 型肌疲劳后转而募集II 型肌并消耗更多氧气。目前，无论使用肌电信号还是肌肉活检，都证实了这一观点（Ivy et al.，1987；Shino‐hara et al.，1992）。力量板块训练可能延后了II 型肌肉的募集时机。因此，GE 的提升可能来源于机械能回收利用效率提升和肌纤维募集变化两个方面。

3.2.3 对脂肪酸供能能力的消极影响

糖原和脂肪是有氧运动主要的能量来源，糖原高储备量对长距离耐力有积极影响，糖原过快消耗可能会导致糖原低浓度，进而降低比赛速度。2020 年越野滑雪世界杯芬兰拉赫蒂站芬兰运动员不同距离的糖原消耗情况显示：在10～15 km 比赛中，糖原水平降至50%初始水平；在50 km 比赛中，糖原水平降至15%初始水平（Smith，2008）。当糖原浓度较低时，无氧能力也受到影响。

不同水平运动员可以动用糖原的量是类似的，区别可能在于脂肪酸的动用，较高水平的脂肪酸动员可以节省糖原。本研究发现，脂肪酸供能比例的降低，可能是力量训练导致糖原氧化能力提高，主要表现在无氧能力的提升，相关研究也记录了同样的情况（Álvarez-Herms et al.，2014；Hetzler et al.，1997；Rosales et al.，2007）。这可能是由于糖原磷酸化酶活性和糖酵解能力的提高导致，也间接导致乳酸水平的提高。脂肪酸的动用会受到乳酸水平和组织酸度的影响，即使较低的乳酸水平也会影响血液中脂肪酸的浓度（Xu，2009），这对长距离竞技能力可能具有一定的消极影响。

3.3 力量板块对越野滑雪运动表现的总论

Hickon 等（1980）研究中，15 min 以内被认为是短距离耐力，15 min 以上是长距离的耐力，在15 min 以内的全力运动中，运动员运动强度会接近或超出最大摄氧强度。越野滑雪短距离项目距离为1.2～1.8 km，时间一般为3～4 min，符合对短距离耐力的定义；间隔出发个人赛男子15 km 和女子10 km 时间在30 min 以上，符合长距离耐力的定义。

本研究显示，在经过8 周力量干预后，运动员长短距离的成绩都显著提升，短距离显著强于长距离。介于本研究为单臂对照实验，不能完全排除因技术积累和对赛道熟悉程度的提高造成的影响，但体能指标的显著性变化对短距离滑行成绩的提升具有很强的指向性。

综上所述，本研究力量板块实验达到了发展力量素质的目标，并对成绩产生了积极影响。在大周期安排中，如果在力量板块后安排强度板块，则可能通过大肌肉量引起较高的外周系统的氧气需求，刺激运动员最大有氧能力的进一步发展，达到依序发展和相互促进的目标，获得更好的训练效果。