高强度间歇训练对高水平现代五项运动员耐力、力量和爆发力的影响*

陈 伟 曹 洁

高强度间歇训练对高水平现代五项运动员耐力、力量和爆发力的影响*

陈 伟 曹 洁

（1.上海市竞技体育训练管理中心，上海 202162；2.上海体育科学研究所（上海市反兴奋剂中心）上海 200030）

【目的】探讨高强度间歇训练（HIIT）对高水平现代五项运动员耐力、力量和爆发力的影响效果，并与传统重复训练方法进行比较，探究其应用效果及价值。【方法】选取14名高水平现代五项运动员（男子10人,女子4人），随机分为两组：高强度间歇训练（HIIT）组和传统重复训练组（CON）组，8周中HIIT组进行（60min，2次/周）HIIT训练，CON组进行（90min，2次/周）的传统重复训练。于实验前后通过递增负荷实验测定有氧运动能力，Wingate实验测定无氧运动能力，等速肌力测试最大力量，测力台测试下肢爆发力。【结果】HIIT组和CON组训练后VO2max未有显著变化（P＞0.05），HIIT组运动时间显著增加。HIIT组无氧功峰值功率、平均功率升高（P＜0.05），功率下降率降低（P＜0.05），变化幅度大于CON组（P＜0.05）。HIIT组膝关节峰力矩增加（P＜0.05），纵跳高度及相对最大功率提高（P＜0.05）。【结论】8周HIIT可以提高优秀现代五项运动员无氧能力，可以提升下肢力量及爆发力。与传统重复训练相比，HIIT训练模式对运动员下肢力量及爆发力的影响效果更好，并可以有效提高运动员无氧耐力，是一种省时高效的训练方法。

高强度间歇训练；高水平运动员；最大摄氧量；无氧功；力量；爆发力

高强度间歇训练（High-intensitintervaltraining， HIIT）是一种以大于等于无氧阈或最大乳酸稳态的负荷强度进行多次持续时间为几秒到几分钟的练习，且每两次练习之间安排使练习者不足以完全恢复的静息或低强度练习的训练方法[1]。随着HIIT在运动训练实践中取得成功及被广泛应用[2]，Astrand[3-6]等众多学者对HIIT进行了研究，近年来HIIT对于心肺功能及耐力表现的促进效果得到不断验证[7-11]。不过总结前期研究发现，这些研究中的对象主要为非高水平运动员，对于真正高水平运动员的研究较少[1，3-11]，HIIT能否如对非高水平运动员一样对高水平运动员产生同样的训练收益仍需要进一步研究。此外由于前期研究重点集中于HIIT对耐力表现的影响方面[2,7,9]，HIIT对力量、爆发力等方面有怎样影响？在不同项目中应用效果是否不同？这些方面目前鲜有报道。

现代五项是一个集击剑（重剑）、马术、游泳（200m自由泳）、射击和跑步（3200米间歇跑）的综合性项目，对运动员耐力、力量、速度、爆发力等方面要求全面，训练中需要全面协调的发展运动员各项身体素质[17]。但现代五项训练中，一天进行至少4个项目的训练，在有限的时间内采用何种方法可以高效全面的发展运动员专项所需身体素质一直是困扰着教练员且亟需解决的问题。根据前期研究来看[12-17]，对比传统重复训练，HIIT可以发展运动员有氧、无氧能力，具有省时有效的特点，是一种理想可行的训练方式。但在高水平运动员及现代五项中目前还未见相关研究，实际应用效果还需进一步探究。

综上，本研究对高水平现代五项运动员HIIT训练效果进行研究，探究其对耐力、力量和爆发力等素质的影响，验证其在具体实践中的应用效果。为HIIT在现代五项及在其他项目进一步应用提供借鉴与参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取国家现代五项运动员14名（男子10人,女子4人），其中健将级运动员11人、一级运动员3人。所有运动员都有7年以上专业训练经历，身体健康状况良好。14名运动员随机分为2组，每组5男2女，一组为高强度间歇训练（HIIT）组、一组为常规训练对照组（CON），两组运动员基本情况见表1。

表1 两组运动员基本情况

1.2 研究方法

1.2.1研究设计

本次HIIT干预实验为期8周，为排除专项训练内容不同及训练内容阶段变化对实验结果的影响，两组运动员除体能训练课外，专项训练中单项训练频次及各单项训练内容、强度及量保持相同，且整体训练计划与实验前3个月保持一致。实验前1周和结束后1周内对两组运动员分别进行力量、耐力和爆发力等各项指标测试，实验前测和后测中测试程序、测试条件及测试者一致。实验期间，两组运动员饮食、睡眠及恢复条件一致。

8周体能训练中，两组运动员每周进行2次训练，HIIT组进行每次60min的HIIT训练，CON组进行每次90min的传统重复训练，两组运动员训练动作、组数及次数保持一致。HIIT组训练方案借鉴buchhet[18,19]等对HIIT训练效果影响因素的分析和前期研究中的训练方案[15,20-23]，结合现代五项项目及专项素质要求[17,24,25]，采用和对照组相同的7个动作形成30秒全力运动、30秒间歇的HIIT循环训练计划。训练前，对运动员各动作全力完成下的次数、距离、心率等指标进行统计，最小强度动作心率达到80%，最大强度动作心率达到95%以上最大心率，平均心率达到85%以上最大心率，运动员30秒全力运动下接近力竭。运动中运用polar心率团队包对运动员心率进行监测，整体训练课强度达无氧阈以上。CON组运动进行传统的重复训练。两组运动员训练计划见表2。

表2 两组运动员训练计划

1.2.2测试指标与方法

1.2.2.1有氧运动能力测试

运用CosmedQuarkPFT气体代谢测试仪，h/p/cosmosMecury跑台进行递增运动负荷至力竭实验。主要测试指标：最大摄氧量、运动时间、心率等指标。测试中严格控制实验室大气环境（室温：22～25℃；湿度：60%～65%），测试之前对仪器进行气压、容量和标准气体（CO2：5%；O2：16%；N2：79%）校准。测试负荷变化由电脑软件根据负荷方案控制负荷递增和运动时长。利用心率表（PolarH10，芬兰）对受试运动员心率进行监控和记录。测试具体流程：在运动员热身结束后心率恢复到120次/分钟以下，佩戴面罩、心率表带，开始递增负荷至力竭测试。跑台速度男运动员从8km/h开始，每1min递增1km/h，男运动员速度达到18km/h后，速度不再增加，每1min递增1级坡度，直至力竭。女运动员从7km/h开始，每1min递增1km/h，速度达到17km/h后，速度不再增加，每分钟递增1级坡度，直至力竭。最大摄氧量判断标准参照《运动生理学》[26]，即满足以下4种条件的任意3种即认为达到最大摄氧量标准：（1）摄氧量不随负荷的增加而上升，且运动员达到力竭；（2）摄氧量的变化幅度不超过5%或150mL/min或2mL/（kg•min）；（3）呼吸商＞1.1；（4）心率＞180次/min。测试结束后测试即刻、3min、5min、7min、10min血乳酸。

1.2.2.2无氧运动能力测试

采用无氧功率自行车，进行Wingate无氧试测试，主要测试指标：峰值功率、平均功率、功率下降率。测试前进行15min的热身活动，包括10min的慢跑拉伸和5min的自行车骑行热身。热身后，进行30sWingate无氧功率自行车测试，男子负荷为个人体重的8%，女子负荷为个人体重的7.5%。运动员在功率车上以原地出发听倒数5s口令全力冲刺骑行，踏频达到80rpm后负荷盘落下记录30s无氧功数据，运动过程中，给予运动员鼓励和时间提示，直到结束；结束后放松蹬骑2～3min，以负荷过程中的功率输出作为无氧能力的评价指标。

1.2.2.3膝关节等速肌力测试

运用IsoMed2000等速测试系统进行膝关节等速肌力测试。测试指标：膝关节屈伸肌群峰值力矩。测试模式为向心-向心模式，角速度设定为60°/s。测试前进行15min的热身活动，包括10min的慢跑和5min的动态牵拉。测试时受试者取坐位，固定躯干及骨盆，双手握住测试座椅两旁的把手，阻力垫固定在外踝上3cm处，运动员在等速测试仪器上进行1min的适应性练习。适应性练习结束后休息1min开始正式测试，每侧下肢测试1组，每组连续屈伸5次，取最佳测试结果进行计算分析。不同侧肢体测试间休息3min，为确保测试的准确性，测试全程均由同一操作人员完成。

1.2.2.4纵跳测试

运用2块瑞士Kistler（9287CA）三维测力台采集纵跳测试数据，采集频率1000Hz。采集信号经信号放大后导入配套MARS软件算出力值大小等数据。测试中要求受试者尽力跳到最高，每次测试之间间隔2min，采集6次有效数据，取3次最佳成绩平均值作为测试成绩。

1.2.3数据统计

采用SPSS 21.0统计软件对数据进行统计学分析。所有实验数据均采用mean±SD表示，均进行方差齐性检验，训练前后的组间比较采用方差分析（ANOVA）。组内比较采用配对样本t检验，P≤0.05为显著性水平。

2 结果

2.1 有氧运动能力测试结果

表3 训练前后有氧测试数据对比（n=14）

注：*为组内训练后与训练前比较呈显著性差异（P＜0.05）。#为组间同一阶段比较呈显著性差异（P＜0.05）。

由表3知，HIIT组与CON组运动员训练后VO2max、VO2max/kg较训练前未有显著变化（其中HIIT组VO2max/kg增加主要因运动员体重变化导致）。HIIT组训练后运动至力竭时间显著增加（P＜0.05）。且HIIT组训练后运动时间的增加幅度显著高于CON组。

2.2 无氧运动能力测试结果

表4 训练前后无氧测试数据对比（n=14）

注：*为组内训练后与训练前比较呈显著性差异（P＜0.05）。#为组间同一阶段比较呈显著性差异（P＜0.05）。

表4显示，HIIT组训练后峰值功率、平均功率较训练前均有显著增长（P＜0.05），增长幅度分别为6.3%和5.4%，训练后30s功率输出衰减速度出现降低降低幅度达3.1%且差异具有显著性（P＜0.05）。CON组峰值功率较训练前有显著增长，增长幅度为2.7%，但平均功率及功率下降率指标未有显著变化。HIIT组训练后峰值功率增加幅度显著高于CON组，训练后功率下降率降低幅度低于CON组。

2.3 等速肌力、纵跳测试结果

表5 训练前后等速肌力测试数据对比（n=14）

注：*为组内训练后与训练前比较呈显著性差异（P＜0.05）。

由表5知，HIIT组训练后屈膝肌群峰力矩、伸膝肌群峰力矩及总峰力矩较训练前均有显著增长且前后差异均具有统计学意义（P＜0.05）。CON膝关节屈伸肌群峰力矩及及总峰力矩较训练前有增加，但无统计学意义。

表6显示，HIIT组训练后纵跳高度及最大相对功率[W/kg]有显著提高，提高幅度分别为5.7%和4.5%。CON组训练后纵跳高度及最大相对功率[W/kg]有显著提高（P＜0.05），增长幅度为4.1%和3.9%。HIIT组训练后纵跳及最大相对功率增长幅度显著高于CON组（P＜0.05）。

表6 训练前后纵跳测试数据对比（n=14）

注：*为组内训练后与训练前比较呈显著性差异（P＜0.05）。#为组间同一阶段比较呈显著性差异（P＜0.05）。

3 讨论与分析

VO2max指在心肺功能和全身各器官系统充分动员的条件下，单位时间内机体吸收和利用的氧量，其反映了机体在极限负荷运动时心肺功能水平[27]，是评定运动员有氧代谢能力的经典指标，其大小取决于氧的供给和利用两方面的诸多因素，包括每分肺通气量、心输出量、血红蛋白水平、毛细血管密度、线粒体密度和氧化酶活性等[28]，其相对值VO2max/kg与有氧运动能力高度相关[29]。本次研究中，HIIT组及CON运动员训练后VO2max、VO2max/kg与运动前相比未有显著变化。根据前期研究报道，对有多年训练经验的运动员来说，HIIT训练不能显著提高其VO2max；尤其对耐力性项目的优秀运动员来说，在专项训练中加入短期（6-12周）HIIT很难提高其VO2max水平[1,30]。这与本研究得到的结果一致。本次研究HIIT训练采用30-30s的短间歇HIIT，根据Billat[31]等人研究，采用30s休息/练习方式，休息采用静态暂停时，运动员无法达到VO2max，因此本研究HIIT训练未能显著提升VO2max的另一个潜在原因，也有可能是训练时间较短，无法有效刺激机体产生有氧适应。根据研究报道[7]，高水平运动员VO2max往往接近最高水平，HIIT可以显著提高递增负荷有氧运动至力竭的时间，但VO2max不会出现显著变化。这与本研究中运动员训练后运动至力竭时间增加的结果一致。根据Acevedo[32]等人的研究，HIIT训练后运动员糖氧化供能效率和脂肪氧化率的提高，可使得乳酸生成与去除能力提高，骨骼肌耐受乳酸的能力增强，这可能是本次运动员运动时间提升的原因。

无氧功是评定运动员无氧代谢能力的主要指标，是指机体在最短时间内，在无氧条件下发挥出最大力量和速度的能力[27]。Wingate无氧功率测试是目前应用较为广泛的无氧功率测试方法，持续时间为30s的Wingate试验能准确反映机体糖酵解及磷酸原供能能力[33]。其中峰值功率（peakpower）指标反映机体在短时间内产生高机械功率的能力，即评价通常所说的爆发力，它的值越大其爆发力越强[34]。平均功率（averagepower）反映机体持续做功能力，功率下降率（powerdecline）反映做功能力衰减情况。HIIT组运动员训练后峰值功率、平均功率和功率下降率都有显著变化，测试中整体做功曲线出现显著上移，提示运动员无氧做功能力显著提高，磷酸原及糖酵解系统供能水平提升。CON组训练后峰值功率提升显著，提升其爆发力（磷酸原供能系统）有显著提高，但从平均功率及功率下降率指标来看，其无氧做功能力未有显著变化。根据Brooks[35-37]等人研究HIIT训练中可以达到运动员VO2max，同时也会显著提升运动员线粒体密度，增加训练中运动员血乳酸水平，促进运动员乳酸去除的速度。另外Stepto等人研究了HIIT训练中运动员的代谢变化，研究表明，HIIT可显著提高运动员在整个HIIT期中的糖氧化供能效率（340mmol/kg/min），并且，提高了脂肪氧化率（16～25mmol/kg/min）。一个南美研究组进行了关于间歇训练对代谢能力和运动成绩影响的一系列研究[38]。研究发现，运动员的40km成绩和功率峰值在HIIT训练后显著提高。运动员可以维持更高的绝对速度和相对速度。这种HIIT训练方式使得保持峰值功率输出的情况下到精疲力竭所需的时间增长了150%，而氧化代谢和糖分解酶代谢没有任何变化。这说明骨骼肌缓冲能力的提高也对运动成绩的改善具有重要作用。总结上述研究可以发现，HIIT可以通过提升糖氧化供能效率、脂肪氧化率以及骨骼肌缓冲乳酸的能力来实现对无氧能力的促进。

本研究中HIIT组训练后膝关节屈伸肌群峰力矩有显著提高，CON组运动员训练后屈伸肌肌群峰力矩相比训练前未有显著变化。HIIT组和CON组运动员纵跳高度和最大相对功率训练后有显著提升，提示运动员爆发力有显著提高，从HIIT组与CON组提高幅度看，HIIT组提高幅度更大。有关HIIT对于力量与爆发力影响的研究鲜有报道，国外学者Ｍcmilan[39]等人报道冲刺式HIIT可以提高运动员纵跳高度，但其研究运动员为青少年足球运动员，不能说明HIIT对高水平运动员的训练效果。从两组本次研究设计看，训练动作中跳栏架、壶铃蹲跳及推雪橇动作可促进下肢力量和爆发力。对比CON组传统力量训练，HIIT组对这些训练动作中完成中的速度进行了规定（全力最快速度完成），运动员在跳跃着地后借助伸展-收缩循环（stretch-shortening cycle，SSC）再次完成全力跳跃，且由于休息不充分，供能缺乏，尽管最后两组运动员完成的个数相差不大，但HIIT组训练强度相对较高，对神经肌肉系统刺激比CON组要高，这可能是导致HIIT对运动员下肢力量及爆发力提高幅度更大的原因。关于HIIT对力量和爆发力的研究目前较少，HIIT改善高水平运动员力量和爆发力的效果和机制如何还需后期进一步进行研究与证实。

4 结论

8周HIIT可以提高优秀现代五项运动员无氧能力，可以提升下肢力量及爆发力。与传统重复训练相比，本研究中HIIT训练模式对运动员下肢力量及爆发力的影响效果更好，并可以有效提高运动员无氧耐力，是一种省时高效的训练方法。

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The Effect of High-intensity Interval Training on the Endurance, Strength and Explosive Power of Elite Modern Pentathlon Athletes

CHEN Wei, etal.

(Shanghai Elite Sport Training Administrative Center, Shanghai 202162, China)

上海市科学技术委员会科技创新项目（19dzl200700）。

陈伟（1965—），本科，中级教练，研究方向：体能训练。

曹洁（1993—），研究生，研究实习员，研究方向：体能测试与评估。