静水皮划艇项目生理生化监控研究进展

王志敏，刘 军，陈先忠

静水皮划艇项目属于力量－速度－耐力性项目，经过多年的发展，竞技已达较高水平，运动员要继续挖掘身体潜能耐受更高的强度和量的运动负荷，需要教练员和科研人员通过监控运动员机体内蛋白质、酶、激素和代谢物等生物标志物以评价运动员训练后疲劳程度和恢复效果［1－2］，以此来评价训练的科学性。通过分析静水皮划艇项目的代谢特点，从训练负荷监控和专项运动能力评价两个方面的研究作综述，为教练员和科研人员不断探索其特征、发展规律和科学化训练手段与方法，有针对地运用科学的方法与手段提高运动成绩提供参考。

1 静水皮划艇项目供能特征分析

静水皮划艇比赛项目包括皮艇、划艇两种，奥运会男子比赛项目为200m和1000m，女子比赛项目为200m和500m。通过对皮划艇静水比赛全程供能分析发现，出发开始时的前5－10s以磷酸原供能为主，10－40s以糖酵解供能为主，40s之后以有氧供能最为重要［3］。供能物质的分解代谢途径与需氧量有很大关系，而运动时氧亏与时间关系密切，皮划艇运动员从开始运动到20s的需氧量高于摄氧量，导致运动开始时氧亏较大，40s时需氧量达到最高值而氧亏量开始减少，到75s后两者达到稳定状态［4］，终点前冲刺阶段表现的爆发力需要无氧供能系统提供能量。

比赛距离不同，三大供能系统所占比例也不同，有研究在室内分别模拟静水皮艇500m和10000m训练后发现，皮艇运动员完成2min剧烈运动后平均心率可达（184±9）次／min，45min运动期间平均心率为（170±8）次／min，500m后血糖、6－磷酸葡萄糖、乳酸浓度显著增加，同时磷酸肌酸（CP）和糖原显著降低；10000m后血糖无显著变化，糖原显著降低［5］。P.Zamparo等人从总能量代谢消耗与距离的比率推算出消耗的能量，发现皮艇运动员500m项目的运动员有氧供能占比60.45%，糖酵解供能占比26.87%，磷酸原供能占比13.43%，而1000m项目的运动员有氧供能占比83.34%，糖酵解供能占比8.67%，磷酸原供能占比8.00%［6］。Hassane Zouhal等人利用缺氧累积法（AOD）对皮艇运动员有氧、无氧代谢贡献比率进行研究，发现500m项目有氧占78.30%，无氧占21.70%，1000m有氧占86.61%无氧占13.38%［7］。说明即使对于短距离的皮划艇项目，也同时需要有较高的有氧和无氧能力。国内研究发现200m皮艇项目，其中39.4%的ATP－CP供能，28.8%的糖酵解供能，31.8%的有氧供能，其中无氧供能占比约70%［8］；500m皮艇项目的有氧供能为59.6%±11.6%［9］。

综上所述，皮划艇项目从距离上划分为三种，其供能方式也有所不同，200m项目距离短，所用时间短，其动员的主要能源系统是磷酸原和糖酵解系统，500m项目为女子项目，属于速度耐力项目，1000m为男子项目，由有氧供能系统占主导地位。

2 静水皮划艇项目训练负荷监控研究进展

2.1 皮划艇训练负荷强度的监控

负荷强度是给予身体足够刺激并产生良好适应的保证，但同时，不当的训练强度也是造成运动损伤的诱因之一。心率（HR）、血乳酸（Bla）以及血清肌酸激酶（CK）等指标均可用来监控运动强度。

心率可分为基础心率、安静心率和运动即刻心率等，是判断运动员训练强度、恢复程度和训练水平的主要指标［10］。乳酸是糖酵解代谢的产物，安静状态下Bla值是1mmoL／L左右。运动时受运动时间、强度、糖原储备量及氧气摄取利用和机体清除乳酸的能力等因素影响，会有明显波动，在强度持续增加时会出现拐点，此时对应的心率为乳酸阈强度心率，此后运动能力受到影响，可能是乳酸通过影响6－磷酸果糖激酶（PFK）的四级结构而反馈抑制糖酵解能力［11］。训练前或比赛前的身体状况、运动中或运动后恢复期的训练强度、乳酸阈水平训练或极量（次极量）负荷训练时的状态均会影响Bla水平，结合心率和主观体力活动量表（RPE）可判断训练计划有效性［12］、防止运动强度过高［13］。

皮划艇项目中，乳酸阈训练法是发展有氧耐力最好的方法之一，Heuberger等人对现存的乳酸阈概念进行重复性测试，发现变异系数（3.4%－8.1%）较低，说明乳酸阈概念已达成共识，然后利用乳酸阈分别预测耐力项目的计时测试和正式比赛的机能状态，具有显著相关性，分别为0.65－0.94和0.53－0.76［14］，皮划艇项目训练时最佳有氧耐力水平是机体内乳酸产生和消除的速率维持在一定范围内，但Y Li等人研究指出皮划艇项目运动时乳酸阈在（5.4±0.7）mmol／L的队员比4.0mmol／L的有氧能力更高［15］，黎涌明的研究指出运动员动用的肌肉量越多则Bla越低，在判断运动员的Bla时应考虑运动时肌肉参与度以及多级测试法的运用，不能将所有运动项目统一评价［16］。

HR和BLA可以在运动中和运动后即刻监测运动员的负荷强度，HR实时监测且无创，但有研究指出其局限性在于运动员进行最大负荷强度运动时达到个体最大心率后不会随运动强度的增加而升高，最大强度运动无法监控［17］，而BLA只能在运动后进行测试，且低运动强度变化不明显。因此，提高有氧耐力的乳酸阈训练法是典型的心率和乳酸共同完成的训练方法。

重点课或训练周期负荷强度的监控指标除HR和乳酸外，还有肌酸激酶（CK），利用血清CK进行运动强度的监控已经成为监控训练强度较为常用的指标，系统科学的测试分析，可以为教练员提供了解运动员身体状况可靠的依据。力量练习或高强度练习后，会损伤肌肉组织中的肌膜、基底膜等，从而导致肌酸激酶、乳酸脱氢酶等扩散入血液［18］。高强度间歇运动使得血清CK值迅速上升［19］，超过正常值（100－300U／L）一定范围后需要严格监控，了解运动员恢复情况，防止出现横纹肌溶解症（rhabdomyolysis）。

2.2 皮划艇训练负荷量的监控

皮划艇运动员在一段时间内机体承受的刺激强度、频率，都是训练负荷量的表现，长时间运动会对心血管系统、运动系统和内分泌系统等造成影响。血红蛋白（Hb）、血尿素（BU）、尿十项、血清睾酮（T）、血清皮质醇（C）等指标均可监控运动员的训练量。

血红蛋白具有运输氧和二氧化碳、调节酸碱平衡和免疫的功能，蛋白质和铁元素是血红蛋白构成的主要物质，Jadwig等人研究发现，缺铁性贫血后可溶性转铁蛋白受体（sTfR）会升高，同时组内血红蛋白和红细胞明显低于对照人群［20］，而高原训练或低氧训练是提高皮划艇运动员Hb含量的有效手段［21］，有研究显示赛艇、皮划艇项目刚上高原第一周会出现Hb下降的趋势，随训练时间增加而逐渐上升［22］，低氧环境刺激促红细胞生成素（EPO）产生，导致血细胞和血红蛋白增加，再通过营养的补充，可以提高皮划艇运动员的血红蛋白含量。

血尿素（BU）是机体内蛋白质和氨基酸的代谢产物，当糖原耗竭后脂肪无法短时间内提供大量能量时，体内蛋白质分解供能产生尿素扩散入血。研究指出，皮划艇运动员晨起血尿素的正常参考范围为3.57－7.14mmol／L［23］，测试后个体差异较大，需进行纵向比较。

尿液指标的特点是无创、简便，而尿液指标中，蛋白质对运动负荷量更为敏感［24］，所以应用广泛。剧烈运动后尿中蛋白质数值升高，经过一段时间数值恢复正常水平则表示运动负荷量适宜［25］。

除上述指标，体内激素水平也可以反映皮划艇运动员的训练负荷量，常用指标有血清T、血清C，血清T主要功能为合成代谢，血清C作用是分解代谢，两者共同影响运动后的恢复过程。血清T值男性明显高于女性，且不同个体差异明显，需要纵向比较来判定运动员的机能状态［26］，耐力性运动后血清T显著降低，72h后回归基线水平，血清C在运动后有增加或减少，在24h后回归基线水平［27］，而且研究表明训练前和赛前血清C与躯体焦虑水平具有相关性［28］，躯体焦虑水平越高，血清C值越高。交感神经过度兴奋后，刺激海马体和大脑其他区域兴奋产生焦虑、导致肾上腺皮质分泌皮质醇。

3 皮划艇专项运动能力监控研究进展

3.1 专项有氧能力监控指标研究

有氧能力是训练或竞赛中运动员必备的一项能力，遗传因素影响较大，运动员在最大或尽力运动时所能达到最高的耗氧量（VO2）并持续以较高强度运动。评价有氧能力时可通过最大摄氧量（VO2max）、最大乳酸稳态（MLSS）和肌肉氧合水平（SmO2）等方法评价皮划艇运动员有氧能力。

Daniel等人研究发现皮艇运动员VO2max为（50.43±4.73）mL／（min·kg），划艇VO2max为（47.88±4.84）mL／（min·kg）［29］，且最大摄氧量与皮划艇500m、1000m项目的运动成绩相关系数为－0.42和－0.39［30］，而Leveque等人研究发现皮艇运动员的VO2max与直线划水节奏相关（F＝4.08，P＜0.05），VO2max高的运动员会采用更高的划水节奏［31］。由此可见在皮划艇500m、1000m项目中VO2max发挥着重要的作用，通过对直道划水节奏的影响，从而影响比赛成绩。

此外皮划艇运动员有氧能力的评价指标MLSS是指在乳酸产生速率与消除速率处于稳定状态时进行较高强度运动且可以维持较长时间，乳酸阈指标可作为MLSS的参考标准。Anna Bjerkefors［32］和Brendan［33］等人利用测功仪对皮划艇运动员进行测试研究，但因其与真实的竞赛环境不同，模拟研究有一定的局限性，所以Andrea等人研究发明一种新的水上测试法（on－water incremental kayaking test，WIKT），以MLSS作为评价标准测试皮划艇运动员的有氧能力，以恒定的速度进行7场4min的比赛，速度依次递增，中间有1min的被动恢复，每场比赛以T1000（水上1000m试验）的成绩为基准计算［34］。机体运动过程中从肌肉中释放乳酸后通过单羧酸转运蛋白（MCTs）转运，乳酸转运速率在一定程度上限制了非氧化供能，而NALRmax（恢复期活动中的肌肉乳酸释放量）与AOD（肌肉累计缺氧量）相关，AOD与MCT1呈负相关、MCT2正相关，所以AOD与乳酸清除能力相关［35］。

有研究指出皮划艇项目中VO2max与专项耐力成绩并不一致［36］，而短距离竞赛时尤为明显。而运动中肌肉氧合程度（SmO2）可以评价骨骼肌内的线粒体氧化能力，训练后增加且具有显著性差异（P＜0.05）［37］。血氧不足与最大强度运动状态下的肌肉脱氧有关，研究中指出低氧血症（EIH）中肌肉最大脱氧现象出现在最大摄氧量的（93.80±10.10）%，非低氧血症（NEIH）出现在最大摄氧量的（89.60±12.00）%［38］，这表示血氧充足时，肌肉的工作能力强。而便携式近红外光谱（NIRS）是监测组织氧血红蛋白（O2Hb）、脱氧血红蛋白（HHb）和总血红蛋白（THb）的有效方法，以此来对运动员肌肉氧合程度进行评价，有研究表明高强度训练量和脱氧率相关（P＝0.029）［39－40］。Myriam等人通过多元回归分析皮划艇运动员得出的数据后发现，监测背阔肌、肱二头肌和股外侧肌三块肌肉的肌肉氧合水平（SmO2）来预测200m项目运动成绩的准确率达90%，500m和1000m通过此方法预测运动成绩的准确率达71%［41］。

3.2 专项无氧能力监控指标研究

皮划艇项目中出发和冲刺阶段是无氧能力的显著体现，是机体在运动中供氧不足的情况下产生能量供肌肉收缩的能力。测试无氧能力的方法有直接法和间接法两种，直接法是直接测试肌肉中ATP和CP的含量，间接法包括Margaria台阶实验和Wingate实验等。

全力运动10s左右主要是磷酸原供能，15s后糖原无氧酵解，能量代谢和输出功率达到最大，平均功率与糖酵解供能能力具有相关性［42］，运用皮划艇测功仪的10s全力划来评价磷酸原（ATP－CP）供能系统，同时测试血乳酸、心率与测功仪功率共同判定无氧工作能力［43］，无氧非乳酸代谢（AL）与峰值功率（PP）存在显著相关性（r＝0.71）［44］，峰值功率可以评价ATP、CP储备量，而ATP、CP储量越大，无氧糖酵解供能系统启动越晚，越有利于皮划艇运动员维持高的输出功率。有研究指出Wingate实验中，30s的全力运动时，其中无氧非乳酸代谢占31.1%、无氧乳酸代谢占50.3%、有氧代谢占18.6%［45］，80%以上的无氧供能，这与皮划艇200m项目的比赛时间接近。而改良后Wingate实验（WAnT）的峰值功率（WAnT PP）、总功（WAnT work）、运动后血乳酸峰值（WAnT peak La），还有累计缺氧实验的功率（AOD work）、等速峰值功率（peak isokinetic power）都与200m运动成绩显著相关［46］。

4 小结

静水皮划艇训练中可通过HR、Bla和CK监控运动负荷强度，Hb、BU、尿十项、C和T等监控运动负荷量；专项有氧能力通过最大摄氧量、无氧阈和肌肉氧饱和度评价，最大摄氧量与1000m项目划水节奏的关系密切，而乳酸阈和肌肉氧饱和度是评价500m和200m较为准确的指标，文献显示用5mmoL／L的判断标准评价皮划艇运动员乳酸阈对于训练更具指导意义，其中WIKT试验可较为准确的评价皮划艇运动员的有氧能力；皮划艇运动员的无氧能力主要通过10s、30s测功仪全力划的峰值功率和平均功率评价磷酸原和糖酵解供能能力，改良后Wingate实验可以有效评价皮划艇运动员的无氧供能能力。