无氧阈强度在武警特战队员5KM负重跑训练中的研究

杨春华，张云丽，苟小平

(陇东学院 体育学院，甘肃 庆阳 745000)

在武警部队中，有一支各项作战能力都很出色的分队——武警特战部队，他们肩负保家卫国、维护社会稳定与安全、处理社会等应急事件的重要任务。同其他特战队员相比，武警特战队员常面临持续大强度的作战，他们对身体综合素质要求更高，尤其重要的就是体能素质[1]。目前关于战士体能训练的研究，主要集中在部队士兵中，地方武警的体能训练方法基本上靠教官的经验，教官科学组织训练的能力不强，系统训练方法和手段都处于较低水平[2]，同时传统训练方法强调“大强度”“大负荷”的方式给缺少系统训练特战武警带来的是高难度、高风险、高淘汰率和高伤病率[3]。有刚入伍的武警特战队员，由于他们之前大多数都没经历过训练和严格的体能筛选，经验式的训练虽然存在损伤，但训练效果很明显，经过一年的训练后，他们个体之间的差异或者是先天潜能被挖掘出来，不同体质对环境的刺激阈值就不同，更采用经验式训练的效果就不明显。经验式训练采用惯用的强度和方法，忽略了个体差异，没有考虑训练的基础和对刺激强度的适应程度，导致后期训练效果不理想、训练伤残时有发生[4]。因此，入伍一年后武警特战队员5km跑成绩不理想，达标率较低的难题一直没有得到很好地解决。在经验模式训练下，往往是依赖盲目地增加运动强度来提高运动成绩，但是过度疲劳和伤病等问题又随之而来，所以怎样能够快速增强武警特战队员的有氧能力，提高5km跑的成绩达标率，而又不增加伤病率是目前研究的焦点问题[5]。如将乳酸无氧阈强度训练的方法应用于一年后特警队员的训练中，不仅可提升他们训练的科学性，减少伤病率，还可以获得更好的训练效果。本研究借鉴运动队员乳酸阈强度训练经验，采用递增负荷方法测定武警特战队员乳酸阈值，确定乳酸阈强度及有氧运动强度，采用乳酸阈强度——心率监控方法对武警队员进行训练，通过科学的训练强度及负荷量，改善武警队员的心肺功能，提高其持续高强度作战能力，降低武警特战队员训练期间的伤病率，提高武警特战队员5km的达标率。

1 实验方法

1.1 研究对象

庆阳市武警部队中随机选择24名体质健康，无其他疾病，入伍一年的武警队员为实验对象，填写知情同意书，将他们随机分为实验组和对照组，每组12人。受试者基本情况如表1所示。

表1 受试者基本情况(-X±S)

1.2 研究方法

1.2.1 身体形态测量

本研究采用常规体质测量方法,严格按照仪器测量方法测量受试者身高、体重、围度及体成分等形态指标。

1.2.2 机能指标测定

安静心率测定：让受试者静坐10分钟，将听诊器置于受试者心前区听诊30秒，计算1分钟的心搏次数。最大摄氧量(VO2max)测定：使用h/p/cosmos功率跑台(德国产)，Polar心率表(芬兰产)，YAEGER Oxygen Analyzer气体分析仪(德国产)，受试者在功率跑台上进行逐级递增负荷运动试验直接测定其最大摄氧量。第一级速度为6km/h，坡度为0%；之后每分钟增加一次速度，每次增速1km/h；速度增加至10km/h后，在增加速度同时增加坡度，坡度每分钟递增1%，同时进行气体代谢的分析。肺活量测定：使用尤西姆AL6肺活量测试仪让受试者在平静状态下采取站立位，尽力深吸气后再尽量深呼气，到不能再呼出气体为止。

1.2.3 5km负重跑成绩测试

测试方法：受试者12人一组，全副武装负重35kg，按照5km跑比赛方式进行成绩测试。

1.2.4 个体乳酸阈的测定

测试方法：使用h/p/cosmos功率跑台(德国产)，起始负荷为6km/h，每3分钟递增1.5km/h，每名受试者全副武装负重尽力完成4-7级负荷。使用德国产h/p/cosmos型血乳酸仪测定安静、每级负荷结束后15秒钟内及恢复期第2、5、10分钟时的血乳酸值(采集耳垂血25ul)，并使用芬兰产POLAR遥测心率表同步记录每分钟心率和每名战士的最高心率。依Stegmann和Kinderman等方法绘制个体血乳酸-强度动力变化曲线，标定乳酸阈，并根据乳酸阈拐点所对应的心率值，确定为每一位战士5公里训练时的靶心率，并在靶心率的范围下进行为期12周的训练。

1.2.5 12周运动训练后各指标的测试

实验组在靶心率范围下负重进行为期3个月的集训，对照组在经验模式下负重进行3个月的训练，然后对5km负重跑的成绩、身体形态和基本机能指标进行测量，并统计运动损伤人数。实验过程中使用相同的仪器、相同的训练场地、相同的训练方法，由专门的人员进行训练和测试并保持相同的测试环境，此次实验测试过程和测试方法与第一次实验相同。

1.2.6 数据统计

所有实验数据通过SPSS 22.0 for Windows软件进行统计处理，求平均数与标准差。对所求数据进行t检验，组内显著性差异*P<0.05，非常显著性**P<0.0l；组间显著性差异#P<0.05，非常显著性差异##P<0.01。

2 研究结果与分析

2.1 形态指标测试结果

如表2所示，按照以前的训练方法，实验组按无氧阈强度，对照组按常规不控制强度各自经过12周训练后，对照组身高、体重、BMI指数和训练前相比，变化无显著性差异，实验组的BMI指数、体脂%明显减小(P<0.05)，与训练前相比有显著性差异(P<0.01)；实验组和对照组训练后各项指标最大摄氧量和肺活量有显著性差异，其他各项指标无变化。这说明训练一年后的武警还是按原有的训练方式进行下去，他们身体的各项机体对原有的刺激已不再产生反应，形态机能不再变化，而实验组在无氧阈强度刺激下，12周训练后他们机体的各项机能又产生新的适应，无论是和对照组还是与自身训练前相比，身体形态各项指标都有变化。BMI是与体内脂肪总量密切相关的指标，身体质量指数与最大耗氧量呈负相关,在一定程度上能反映人体的有氧代谢能力水平。

表2 实验前后形态指标的测定结果

2.2 机能指标测试结果

经过12周训练后，两组的肺活量和最大摄氧量的变化如图1和图2所示。肺活量两组在实验前无差异，经过12周的训练后，实验组12名武警特战队员肺活量均值为4925±219ml,对照组为4721±204，经t检验可知，二者具有显著性差异(P<0.05)，实验组实验前后相比差异更明显(P<0.01)，对照组前后相比较基本无差异。相对最大摄氧量实验组实验前为44.82±3.13ml/kg/min，训练后为50.37±2.87ml/kg/min，对照组训练前为44.86±3.77ml/kg/min，训练后为46.24±3.18ml/kg/min，经t检验，实验组相对最大摄氧量实验前后具有非常显著性差异(P<0.01),实验组与对照组之间训练后也差异明显(P<0.05)，对照组训练前后差异不明显。

图1 武警特战队员肺活量对比

图2 武警特战队员相对最大摄氧量对比

2.3 乳酸无氧阈运动试验测试

如表2所示，实验组受试者乳酸阈强度为9.42±0.78km/h，在实际训练中最高强度上限确定为10.2km/h，最低不能低于8.64km/h；实验组武警特战队员在乳酸阈递增负荷实验中最高心率值为189±4.6b/min，乳酸阈乳酸值所对应的心率值为151±13.5b/min。实验组采用乳酸阈强度控制的靶心率上限确定为164b/min。因此，实验组武警特战队员在12周乳酸阈强度训练中，实际最高心率为164b/min，最低为138b/min。

表2 递增负荷乳酸阈运动试验主要结果(-X±S)

2.4 5km负重跑及运动损伤测试

表3显示实验组与对照组5km负重跑成绩在实验前无差异。两组经过12周训练后，实验组5km负重跑成绩为21.11±0.46min，对照组为23.92±0.45min，实验组前后差异显著(P<0.01)，对照组前后差异不明显(P>0.05),实验组与对照组之间差异显著(P<0.01)。两组训练初期伤病人员均为0人，实验组经过12周乳酸阈强度训练后，在5km负重跑训练中其伤病人员仍是0人，但是对照组经过12周武警部队常规训练后，有4人出现肌肉痉挛、扭伤等不同程度的运动损伤。

表3 武警5km负重成绩

3 分析与讨论

3.1 乳酸无氧阈强度在有氧训练中的价值

有氧耐力也被称作是有氧工作能力，是人类一切活动的基础。有氧能力测定通常用渐增负荷中心率的突然升高来判定,但在实际训练中个体差异较大，在科学研究中仅采用单一机能指标，也不具有说服力，因此本研究采用了个体乳酸阈对应的心率值进行研究。乳酸是人体无氧供能中重要的中间产物，运动时乳酸主要在骨骼肌中生成，然后透过细胞膜扩散入血液中进行重新的代谢。人体在安静状态下血乳酸浓度一般在2mmol/L以下，运动时随强度增加，通常将4mmol/L时的乳酸作为血乳酸的生成与消除的积累点，认为该点是保证有氧供能的极限，随着运动强度的进一步增加，机体的摄氧量逐渐不能满足运动对氧的需求，糖酵解系统供能比例不断加大，乳酸的生成也将迅速增大，BLA浓度也迅速升高[6]。但最新的研究表明，不同个体乳酸阈存在较大的差异，采用个体无氧阈更具说服力[7]。无氧阈是指人体在长时间递增强度运动时，体内能量代谢由有氧代谢转向更多地以无氧代谢为主，此时血液中乳酸值临界点，主要是因氧供应不充分导致体内乳酸的生成增加。心率无氧阈是指在渐增负荷中，心率与运动强度刚开始呈线性变化，当运动强度增加到一定程度时心率出现非线性变化，将此点对应的运动强度定位为心率无氧阈强度。目前相关研究已表明心率无氧阈与乳酸无氧阈有很高的相关性，而且无氧阈心率易操作、无损伤[8]。因此本研究采用了乳酸无氧阈心率相结合的方法，确定武警队员有氧运动的运动强度。另一方面，随着运动水平的提高，机体耐受乳酸的能力也逐渐增强，训练中采用的乳酸控制显得单一并难操控，再加上现有武警特战队员的有氧能力的训练缺乏专门的体能教练，其训练完全是依靠新人训练新人，在训练上没有科学的理论基础，缺少系统的训练模型和科学的运动监控方法和手段，完全依靠部队上流传下来的经验组织训练，由于不同个体之间体能差异大，缺少系统的训练计划和科学的训练方法，对一年以上老兵基本上都是采用统一的高强度、大运动量的方法来增强其体能，但是从表3的实验结果可知，个别战士的成绩有所提高，大多数训练成绩提高则很慢，而且他们的心肺功能变化不大，这可能是一年统一高强度的训练机体已经适应，机体在生理机能和形态上就不会再产生变化，而且多次重复这种训练，机体容易出现疲劳，易发生运动伤残。这种经验式训练对刚入伍的新兵可能作用很大，但对一年以上的老兵，他们的体质基础和训练潜力不同，对他们的训练应该有针对性地制定个人的训练方案。个体无氧阈随着个体运动潜能的开发，运动机能、形态的改变而发生相应的改变，因此对训练一年以上的兵，如果根据他们各自的无氧阈来年制定训练方案，能有效改善他们的心肺机能，提高运动成绩，如表2和图2所示。

3.2 无氧阈强度训练对心肺功能的影响

3.2.1 无氧阈强度训练对心功能的影响

本研究测试结果显示，实验前，实验组武警特战队员的安静心率为72±2.36次/分，最高心率为190±4.2次/分，经过12周的乳酸阈强度训练后，安静心率降低至58±2.27次/分，最高心率为191±3.21次/分。经t检验可知，实验前后安静心率具有非常显著性差异(P<0.01)；最高心率无明显区别。这表明通过无氧阈强度训练，受试者的乳酸耐受性提高，机体的乳酸代谢能力增强，心脏储备功能增强，机体的心脏功能也明显改善，个体乳酸阈经过阶段性训练后，也相应地提高，故此在制定下一阶段计划时，必须重新测量受试者个体乳酸阈值及对应的无氧阈值。心率是评价心脏功能的一项重要指标，系统地运动训练可使安静心率降低，这是心脏对运动的适应，也是心功能增强的表现。泵血功能是心脏最基本的功能，一般认为在定量状态下，机体可以通过增加脉搏输出量和心率来提高其泵血功能[9]。安静状态下，同时出现脉搏输出量增加和心率降低是心脏功能提高的重要标志[10]。在进行无氧阈强度训练时，血乳酸与心率的变化曲线高度相关[11]。无氧阈临界心率以上的强度主要锻炼的是无氧代谢能力；无氧阈临界心率以下的强度主要锻炼的是混氧和有氧代谢能力。教练员可根据每个人的乳酸变化曲线图及最大心率并结合平时训练的实际情况制定一个比较科学的无氧阈临界心率范围[12]。

3.2.2 无氧阈强度训练对肺功能的影响

肺活量既可以反映肺部最大通气量，又可以反映肺的功能状态。已有研究显示，一方面运动能促进呼吸与动作的协调配合，在运动中通过不断改变胸腹压使呼吸肌力量增加，肺组织弹性增加，使呼吸系统功能得到有效改善；另一方面运动有助于增加胸廓的顺应性，减少呼吸阻力，也有助于肺活量的提高[9]。本研究结果如图1所示，实验组和对照组经过12周训练后，肺活量同实验前相比都有所提高，但实验组变化更大，肺活量增长幅度明显优于对照组，试验前为4632±205，试验后4925±219，有非常显著性差异(P<0.01)，对照组实验前后差异不明显(P>0.05)。表明乳酸阈训练法可以显著地改善武警特战队员的呼吸系统及肺的功能，提高机体的供氧能力。机体提供氧和利用氧的能力的改善，是衡量机体有氧供能能力改善的主要生理指标[10]。最大摄氧量是反应机体氧利用能力的一项指标，本研究通过对两组受试者最大摄氧量的研究，结果如图2所示，实验组最大摄氧量实验前为44.82±3.13ml/kg/min，经过12周的乳酸阈强度训练后，最大摄氧量为50.37±2.87ml/kg/min，经t检验可知实验前后相对最大摄氧量具有非常显著性差异(P<0.01)。对照组最大摄氧量实验前为44.86±4.77ml/kg/min，经12周常规训练后，最大摄氧量为46.24±3.18ml/kg/min，实验前后最大摄氧量平均增加均值0.38ml/kg/min，不具有显著性差异(P>0.05)。实验组和对照组最大摄氧量在12周后对比显示，二者存在非常显著性差异(P<0.05)，实验组相对最大摄氧量明显优于对照组。表明乳酸阈强度训练对武警特战队员的利用氧的能力改善更为显著。

3.3 无氧阈强度训练对武警特战队员5km负重跑的影响

5km负重跑是武警特战队员基础体能训练项目，也是提高武警队员有氧耐力的一项基本手段，但对于已经经历过一年传统训练的老兵，传统的训练方式很难再提高5km负重成绩。张达等研究认为以往的常规训练，经常采用增大训练量的方法提高运动成绩，但是这对于经历过一年训练的老兵，5km负重跑达标率低而且伤病发生率极高[13]。这与本研究的训练结果基本一致，对照组经过了12周的常规训练后，平均成绩有所提高，但改变不大，如表3所示，实验前后无差异(P>0.05)。这可能一方面是队员对于长期的这种训练产生消极抵制，另一方面机体对原有的刺激已经适应，不再产生应激反应。实验组在乳酸无氧阈对应的心率监控下进行12周训练后，相对最大摄氧量、肺活量显著增加，5km负重跑成绩显著提高，与实验前和对照组训练后相比较都存在显著性差异(P<0.01)。说明对于一年以后的老兵，训练强度是提高其有氧耐力的核心因素，也是制约5km负重跑成绩的关键，在无氧阈强度下训练能有效提高武警特战队员的体能。同时本研究发现，对照组经过12周武警部队常规训练后有4人出现跖腱膜炎、膝、踝关节等不同部位的损伤，而实验组只出现了一队员小腿肌肉痉挛。主要损伤部位为膝关节处，这主要原因是由于训练方法和训练强度不当，引起肌肉过度劳累，关节活动过大。表明乳酸阈强度训练法对武警特战队员有氧能力的改善有助于提高5km跑达标率，并且在运动损伤控制上更为科学。

4 结论

本研究中，将无氧阈强度的训练方法引入到武警部队的训练监控中，并对12名实验组武警特战队员运用心率无氧阈强度训练法进行训练，对照组同时进行为期12周的常规训练，得到如下结论：武警特战队员个体乳酸阈经过阶段性无氧阈训练后有明显改变；实验组肺活量和相对最大摄氧量也有明显的提高；5km负重跑成绩也有更显著的提高，并且降低了运动伤病率。