河北省优秀越野滑雪运动员冬训前后有氧和无氧代谢能力变化

2022-06-06张冠男王敬茹刘丽娟

体育科技 2022年1期

张冠男王敬茹刘丽娟

（河北省体育科学研究所，河北石家庄 050000）

越野滑雪作为一项古老的体育运动，是当前雪上运动的基础大项，在冬季项目比赛中具有重要地位。越野滑雪是周期性运动项目，以滑雪板和滑雪杖为工具，运用登山、滑降、转弯、滑行等基本技术，在丘陵起伏的山地沿着规定的路线进行竞速，比赛项目包括男女运动员的短、中、长距离及超长距离、接力等12个小项，主要供能特点均属有氧能力为主导、无氧耐力为支撑的混合代谢供能。河北省越野滑雪队成立较晚，2017年5月正式建队，运动员均由中长跑项目、水上项目跨项选拔而来。本研究通过对4名男子越野滑雪运动员冬训前后的有氧能力、无氧能力进行综合评价，为教练员准确把握运动员的能力发展、掌握运动员的训练效果、制定个体化训练方案提供数据参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

河北省男子越野滑雪运动员4名，年龄18.2±1.9岁，身高177.0±10.3cm，体重73.5±8.7kg，训练年限4年，原训练项目均为中长跑。取得成绩：二青会越野滑雪男子甲组短距离自由技术比赛第一名；二青会越野滑雪团体短距离甲组第三名、乙组第三名。

1.2 研究方法

1.2.1 实验测试法

测试2020年冬训前后（共3个月）4名受试运动员的有氧能力、无氧能力指标变化。

（1）实验仪器和设备

身高体重仪，德国context便携式运动心肺功能测试仪和配套心率带，德国hpcosmos跑步机，日本COMBI功率自行车，德国EKF便携式血乳酸测试仪，秒表，采血针、医用酒精、棉签若干。

（2）测试内容和方案

①最大摄氧量测试：受试运动员测试前1小时未大量进食，测试前充分热身。测试方式为跑步机递增速度运动，起始坡度为2，起始速度为8km/h，每2分钟递增1km/h，直至15km/h，速度为15km/h后不再增加，每隔1min增加2坡度，直至运动员力竭。测试结束后记录跑步机最终速度和最终速度阶段跑步时间，并测定即刻血乳酸值、运动后3min血乳酸值，取最大值作为运动后最大血乳酸。②无氧能力测试：对受试运动员进行间歇性运动无氧能力测试。受试运动员全力蹬功率自行车运动4组，每组持续20s，间歇40s，负荷为受试运动员8.3%体重；记录每组结束后即刻心率和运动完3min后心率。采用德国产EKF便携式血乳酸仪测试运动前、运动后0min、2min、3min、5min、7min、9min血乳酸，采血部位为运动员指尖末端血。

1.2.2 数据分析

数据经Excel作图处理，结果用均数±标准差表示，采用One-sample T test进行比较分析，显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 冬训前后有氧能力的测试结果与分析

有氧能力是越野滑雪运动员获得优异成绩的关键因素之一，对受试运动员进行有氧能力相关测试，可以客观评价其运动潜能和当前阶段的有氧运动水平。对冬训前后的最大摄氧量Maximal Oxygen uptake，VOmax（L.min）、相对最大摄氧量VOmax（ml.min.kg）、最大心率（HRmax）、通气无氧阈摄氧量（VOAT）、通气无氧阈心率（HR-AT）、最大呼吸商（RERmax）、最大血乳酸（BLAmax）等指标进行统计分析，表1为冬训前、后运动员有氧代谢能力测试结果汇总。

表1 4名越野滑雪男子运动员冬训前、后有氧能力测试结果

最大摄氧量是反映人体最大有氧耐力的标志，冬训前4名运动员的VOmax值分别为64 ml.min.kg、62ml.min.kg、54ml.min.kg、65ml.min.kg，4号运动员和1号运动员的VOmax最大；经过3个月的冬训，4名运动员的VOmax均有所提高，其中1号运动员的提高值最大；经计算，4名运动员冬训前的VOmax均值为61.25±4.99ml.min.kg，冬训后的VOmax均值为63.5±5.25ml.min.kg，该值显著提高（p＜0.05）。4名运动员冬训前的最大心率（HRmax）均值为190.2±3.6，冬训后的HRmax均值为192.7±2.6，最大心率有一定提高，但不具备显著性差异。VOmax和HRmax的提高，反映出冬训后运动员心肺功能、摄氧能力的提升。

无氧阈是评定有氧能力的重要指标，无氧阈出现的越晚，说明运动员的有氧耐力越好。冬训前4名运动员的通气无氧阈分别为42ml.min.kg、40ml.min.kg、35ml.min.kg、42ml.min.kg，占各自VOmax的比例（AT（%VOmax））分别为65.6%、65.5%、64.8%、69.2%，其中4号运动员的AT（%VOmax）最高，其他3名运动员该值相近；冬训后4名运动员VOAT均有所提高，AT（%VOmax）分别为69.1%、68.8%、64.3%、72.7%，仅3号运动员的AT（%VOmax）较冬训前略有下降。4名运动员冬训前的AT（%VOmax）均值为66.03±2.17%，冬训后该值为68.73±3.44%，该值显著升高（p＜0.05）。无氧阈心率（HR-AT）可作为发展有氧能力的强度指标为教练员和运动员在运动训练提供参考，4名运动员的HR-AT范围在170-180之间，1号运动员和4号运动员冬训后HR-AT略有提升。

本研究用最终速度（坡度）和最终速度（坡度）持续时间来评价运动员冬训前、后承受训练负荷的能力变化。冬训前、后4名运动员均能跑至15km/h，冬训后跑步坡度和持续时间均有所增加，经计算，4名运动员冬训后跑步时长较冬训前比较分别增加了150s、138s、77s和147s，说明运动员的耐力水平有一定提升。

2.2 冬训前后无氧能力的测试结果与分析

越野滑雪比赛中，运动员既需要有氧代谢供能，又需要无氧糖酵解供能，特别是中短距离项目，要求运动员具备良好的有氧耐力和强大的耐乳酸能力。对受试运动员进行耐乳酸能力测试，对每组测试的最大功率（PP）、相对最大功率(PP/kg)、平均功率(AP)、相对平均功率(AP/kg)、每组结束后即刻心率（10s心率）和3min后心率进行统计分析，冬训前、后的测试结果见表2。

表2 4名越野滑雪男子运动员冬训前、后无氧能力测试结果

2.2.1 受试运动员最大功率、平均功率测试结果分析

运动员全力进行4组运动，每组最大功率多数出现在运动开始后3-6s，反映了磷酸原系统的供能功率，体现了最大无氧功率的水平，值越大，说明运动员的爆发力越强。经比较，4号运动员的最大无氧做功能力最强，3号运动员的最大无氧做功能力最弱，1号、2号运动员最大无氧能力相近。冬训前，受试运动员的4组PP/kg平均值为9.95±0.79w/kg、9.25±0.71w/kg、8.25±0.79w/kg、7.98±1.04w/kg，经过3个月冬训，4组PP/kg平均值为10.30±0.67w/kg、9.58±0.58w/kg、8.68±0.82w/kg、8.33±1.15w/kg，4名运动员的PP/kg值均有所提高。

平均功率体现了无氧酵解能供能水平，反映肌肉的无氧耐力，平均功率值越大，说明运动员糖酵解代谢能力强，无氧速度耐力好。经比较，4号运动员的平均无氧做功能力最好，2号、3号运动员平均无氧做功能力最弱。冬训前，受试运动员的4组AP/kg平均值为8.43±0.36 w/kg、7.35±0.21 w/kg、6.65±0.21 w/kg、6.25±0.31 w/kg，经过3个月冬训，4组PP/kg平均值为8.73±0.36 w/kg、7.53±0.22 w/kg、6.80±0.29 w/kg、6.40±0.29w/kg，4名运动员的AP/kg值均有所提高。

2.2.2 受试运动员4组运动的功率下降情况分析

无氧功率的下降情况，可以反映运动员在无氧做功时抗疲劳的能力。4组运动最大无氧功率的变化能够反映间歇性爆发力的下降程度，平均功率的变化能够反映间歇性速度耐力的下降程度。图1为冬训前、后受试运动员4组运动的平均PP/kg、平均AP/kg变化图。

4组运动中组与组之间折线的斜率越大，反映出功率的下降速率越大。由图1可以看出，冬训前、后运动员的平均PP/kg下降最快的组为第3组，说明运动员在第3组运动时磷酸原系统的供能功率明显下降，运动员爆发力明显降低；对两条折线（蓝色、橙色）分别做线性回归，回归方程式的斜率分别为-0.69、-0.68，下降速率近乎一样。冬训前、后运动员的平均AP/kg斜率最大的组为第2组，说明运动员在第2组运动时平均AP/kg下降最快，糖酵解供能能力明显降低，速度耐力明显下降；对两条折线（灰色、黄色）分别做线性回归，回归方程式的斜率分别为-0.77、-0.72，冬训后的AP/kg整体下降速率有所降低，无氧耐力有一定提高。

图1 冬训前、后运动员4组运动平均PP/kg、平均AP/kg变化折线图

2.2.3 受试运动员血乳酸测试结果分析

4组极限强度间歇运动，能够最大限度调动运动员的糖酵解供能能力，可得到运动员最大血乳酸值（冲酸能力），测定运动后一段时间内血乳酸的变化情况，可明确血乳酸消除速率。4名运动员冬训前、后极限强度间歇性运动后血乳酸测试结果见表3，血乳酸变化趋势见图2。

表3 冬训前、后运动员血乳酸（BLa）测试结果（单位：mmol/L）

图2 运动员冬训前、后极限强度间歇性运动后血乳酸变化折线图

经过极限强度间歇运动，冬训前4名运动员最大血乳酸值分别达到17.2mmol/L、19.6mmol/L、15.8mmol/L、20.2mmol/L，4号运动员和2号运动员的冲酸能力最好，能达到20mmol/L左右血乳酸，糖酵解能力较强；冬训后4名运动员最大血乳酸值分别为18.3mmol/L、18.7mmol/L、16.7mmol/L、20.8mmol/L，1号、3号、4号运动员的最大血乳酸值有所提高，2号运动员该值略有下降。

乳酸清除率可准确反映无氧耐力运动员运动后身体恢复的程度，同时也反映出有氧代谢能力。通过图2可以看出运动员经过间歇运动后的血乳酸消除情况，血乳酸峰值分别出现在运动后0min、2min、2min、3min，9min后4名运动员的血乳酸值依然保持在10mmol/L上下，没有得到很好的消除，考虑这与运动模式有关，间歇性极限强度运动导致血乳酸持续堆积，需要一定时间从细胞中弥散出来，所以血乳酸的产生和消除时间均较长。血乳酸出峰时间是判断

依据运动后0min、2min、3min、5min、7min、9min7个时间节点的血乳酸值对血乳酸折线图做线性回归，1号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-1.63、-1.65，冬训前后乳酸清除率基本一致；2号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-0.99、-1.72，冬训后乳酸清除率明显高于冬训前；3号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-1.43、-1.31，冬训前乳酸清除率略高于冬训后，前后差别不大；4号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-1.31、-1.62，冬训后乳酸清除率高于冬训前。

这些数据定量反映出运动员冬训前后的糖酵解供能能力变化。4号运动员最大血乳酸值和乳酸清除率有一定提高，且血乳酸出峰时间提前，说明耐乳酸能力的提升；尽管2号运动员最大血乳酸值略有下降，但乳酸清除率明显加快；1号、3号运动员变化不明显。

3 讨论

有氧能力是越野滑雪运动员在比赛中获得好成绩的关键所在，发展运动员的有氧运动能力是训练的重点。4名受试运动员的最大摄氧量均值为63.5±5.25ml.min.kg，与我国优秀越野滑雪运动员（69.4±6.5ml.min.kg）相比有一定差距，但AT（%VO2max）均值为68.73±3.44%，与国内优秀越野滑雪运动员的AT（%VOmax）（68.17±5.20%）[相比近乎一样。最大摄氧量受遗传因素影响较大，后天训练可提升空间较小，但这并非完全否定了最大摄氧量的可训练性，遗传决定了发展上限，而无氧阈可通过良好的耐力训练得到有效提升。有文献指出，我国优秀越野滑雪运动员的最大摄氧量与国外优秀越野滑雪运动员相比差别不大，但最大摄氧量利用率AT（%VOmax）较低，致使在长时间耐力运动中，肌肉乳酸堆积出现较早，限制了运动成绩的提高。优秀耐力运动员的最大摄氧量利用率可达80-90%，而4名受试运动员的最大摄氧量利用率仅为64%-73%，还用很大的提升空间。

周期性耐力项目运动员的竞技能力很大程度上取决于有氧耐力和无氧耐力，特别是对中短距离越野滑雪项目而言，无氧耐力和有氧耐力应协调发展。血乳酸浓度能够反映出肌肉中无氧糖酵解供能与代谢以及乳酸的耐受情况。越野滑雪的比赛地形波浪起伏、复杂多变，赛道总体由1/3上坡、1/3平地和1/3下坡组成。有研究指出，由于地形的持续变化，运动员的比赛强度也在高强度（上坡）—次高强度（下坡或平地）之间不断波动，类似于间歇训练。在查阅中外文献的过程中，发现若干篇通过30s WinGate功率自行车试验研究越野滑雪运动员无氧代谢能力的文献，未发现该项目通过间歇性高强度运动测试无氧代谢能力的报道。参照教练员意见和越野滑雪运动员能量代谢特点，本研究设计了极限强度间歇运动试验，通过刺激运动员产生高血乳酸值来评价运动员的耐酸能力。预试验过程中采取了以受试者8.3%体重的负荷进行20s全力运动5次(每次间歇20s、30s、40s、50s)，以受试者8.3%体重的负荷进行15s全力运动5次(每次间歇15s、25s、35s、45s)等多种测试方案，根据对心率的控制（每组运动结束后即刻心率控制在160次/分钟以上）和运动员的主观反应，最终确定了无氧能力测试方案。受试运动员均曾获得二青会越野滑雪短距离部分比赛项目的前三名，教练员主观认为运动员的无氧耐力应较好，经计算，第1组测试与第4组测试的相对最大无氧功均值相差约2.0w/kg，相对平均无氧功均值相差约2.3w/kg，前后差值较小，客观反映出运动员的无氧耐力较好。

本研究选取了冬训前后为运动员阶段性身体能力测试的时间节点，冬训期是运动员训练上量、上强度、提高身体能力的重要阶段，以发展有氧耐力、专项速度、速度耐力和专项力量为主，日常训练包括技术训练、力量训练、变速滑、节奏滑、45公里越野、2小时无氧阈心率慢跑等。经过3个月冬训，运动员的有氧能力、无氧能力得到了一定提高，其中4号运动员的提高程度最大，1号、2号运动员有明显提高，3号运动员由于经历一次感冒发烧、一次外出考试，冬训期间未能得到系统训练，身体能力提升不明显。