速度滑冰运动员不同运动方式最大摄氧量的研究

滕海坤,邵中平,李 欣

(黑龙江省体育科学研究所，哈尔滨 150008)

机体在运动过程中就是一个能量消耗的过程，而人体内的能量消耗主要通过无氧代谢和有氧代谢两种方式进行。根据能量代谢方式的不同，我们把运动能力也进行了划分，分为有氧运动能力和无氧运动能力。评价运动员的有氧能力，我国各运动队普遍采用运动心肺功能测试（CPET）的方法，用它来监测运动员机体在运动中的最大摄氧量（VOmax）、心率（HR）、无氧阈（AT）、通气量（VE）等一系列数据指标的变化，从而客观全面地评价运动员的有氧能力。

速度滑冰是体能类主导的项目，需要运动员具有较强的有氧能力。有氧能力是无氧运动的基础，也是运动员恢复能力强弱的重要因素。对速度滑冰运动员进行定期的CPET，以此来监控和评价运动员的有氧能力是十分必要的。在实验室内进行CPET主要采用两种方式：跑台和功率自行车，而对于速滑运动员进行心肺功能测试时，研究人员一般都采用骑功率自行车的方式。因为速滑运动员在夏季陆地训练时，经常采用骑自行车的方式作为主要的辅助训练，所以从专项特征的角度出发，我们选择更为接近速滑运动特点的骑功率自行车的方式进行测试。虽然功率自行车与速度滑冰运动方式比较接近，我们也习惯于用骑功率自行车的方法对速度滑冰运动员进行CPET，但它是否真的能够客观地评价速滑运动员的有氧能力还需进一步考证。本次研究意在考证两种运动方式下的有氧能力评定是否存在差异，如果有差异，各项指标差距有多大？进而评价运动员陆地所采用的辅助训练方法是否适宜，是否可以满足速度滑冰专项训练的需求。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以国家队、黑龙江省、吉林省、河北省等70名速度滑冰运动员为研究对象，其中男运动员47人。女运动员23人；国际健将10人、健将25人、一级运动员21人、二级运动员14人。运动员无伤病，测试前1周内无大负荷训练，能够配合完成所有测试。

1.2 研究方法

1.2.1 实验研究法

实验采用LODE-Corival Cpet功率自行车、CORTEX-MetaMax 3B气体分析设备、POLAR V800心率表进行测试。测试地点与环境为：黑龙江省体育科学研究所冬季运动训练监控重点实验室，海拔高度127 m，室温25℃，空气湿度30%～40%；黑龙江省冰上训练中心速滑馆，海拔高度127 m，室温12℃，空气湿度40%～50%。

1.2.1.1 实验室直接测定法

受试者在实验室利用功率自行车进行极限运动至力竭，使用气体分析仪直接测定摄氧量等指标。

实验要求：测试前，受试者骑行10 min热身，心率保持在100～120 b/min左右，然后休息5 min至安静心率开始测试。男运动员起始功率150 W，每3 min递增50 W；女运动员起始功率100 W，每3 min递增25 W，要求跟随节拍器以80～90转/min速度骑行，骑至力竭。测试结束后，排除异常数据，确定VOmax等测试结果。

1.2.1.2 冰上直接测定法

受试者在冰上进行滑冰专项极限运动至力竭，使用气体分析仪直接测定摄氧量等指标。

实验要求：测试前，受试者自由滑行10 min热身，心率保持在100～120 b/min左右，然后休息5 min至安静心率开始测试。男运动员起始速度42 s/圈，每2圈速度提高1 s；女运动员起始速度44 s/圈，每2圈速度提高1 s，要求动作标准、速度准确，滑至力竭。测试结束后，排除异常数据，确定VO2max等测试结果。

通过CPET，获取运动员的VOmax（测试指标以VO简化表示）、HR、AT、VE等相关数据信息。

1.2.2 统计方法

2 研究结果

在实验室里测试产生的数据是运动员在各种条件最佳的情况下所获得的，是最接近运动员真实运动能力的数据，能够比较真实地反映出运动员应有的水平。相对于实验室所做的测试，在冰场上进行CPET由于受场地环境、装备和滑行姿势等影响，运动员不能完全发挥出应有的水平，各项指标的数值会发生一定的偏差。

2.1 男运动员CPET结果

通过实验室与冰上两种方法进行CPET所获得的各项指标可以看出，男运动员冰上滑行测试所获得的各项数据都低于实验室所获得的数据，有些数据指标有明显差距，有些数据指标差距略小或者无明显差距。根据统计分析，最大摄氧量的峰值（VOpeak）、最大摄氧量（VO）和最大摄氧量绝对值（VO/kg）三个指标P＜0.01，说明在两种运动方式中有极显著性差异；有氧阈（VT）、无氧阈（VT）两个指标＜0.05，说明在两种运动方式中有显著差异；而脉搏氧（VO/HR）、HR、VE三个指标＞0.05，说明在两种运动方式中无显著性差异（表1）。

表1 男子速度滑冰运动员实验室和冰上CPET指标数据统计Table 1 Indicator data statistics of speed skating male athletes in the lab and on ice CPET

将两组测试所获数据的百分比进行对比，发现两组数据中差距最小的是HR，几乎没有变化，说明两种运动方式对该指标的影响不大；但是其他指标都有不同程度变化，其中差距最大的是VOpeak、VO/HR和VO，差距达到17%～20%， 其次是VO/kg、VT和VT，差距约在10%～14%（图1）。

图1 实验室和冰上CPET各项指标百分比对比（男）Figure 1. Indicators percentage comparison of in lab and on ice CPET(for male)

2.2 女运动员CPET结果

通过实验室与冰上两种方法采集女子速度滑冰运动员的数据， VT、VOpeak两个指标＜0.01，说明在两种运动方式中有极显著性差异； VT、VO、VO/kg和VO/HR四个指标＜0.05，说明在两种运动方式中有显著差异（表2）。

表2 女子速度滑冰运动员实验室和冰上CPET指标数据统计Table 2 Indicator data statistics of speed skating female athletes in the lab and on ice CPET

将男、女运动员数据进行对比，可以发现女子运动员整体趋势与男子运动员基本相同，冰上测试所获得的各项数据低于实验室所获得的数据；数据的变化男、女运动员趋势相同，但是有些数据女子运动员却与男子运动员出现了明显不同的变化。因男子运动员的VO/HR指标＞0.05，表明女子运动员的有氧能力弱于男子运动员；而HR、 VE两个指标＞0.05，说明两种运动方式无显著性差异。

将女子运动员两种方法测试所获数据的百分比进行对比，差距最大的是VT和VT，分别达到了45%和约31%，与男子运动员对比出现了不同，说明女子运动员的有氧能力较男子运动员差，尤其是专项有氧能力；其次是VO/HR、VOpeak和VO，差距大约在10%～14%，与男子运动员基本变化一致，只是女性数值略低于男性；两组数据差距最小的依然是HR和VE，几乎没有变化，说明两种运动方式对心率和通气量指标的影响不大（图2）。女子运动员与男子运动员出现相反变化的是HR，虽然HR整体波动都不大，但是趋势与其他指标呈相反状态，表明女子运动员的冰上心率要高于实验室心率。

图2 实验室和冰上CPET各项指标百分比对比（女）Figure 2. Indicators percentage comparison of in lab and on ice CPET(for female)

3 讨论与分析

3.1 速度滑冰和自行车运动项目的特点及测试环境影响

速度滑冰和自行车运动都是周期性的体能类项目，需要运动员具有较强的有氧和无氧能力；运动方式都需要依靠运动器材、以腿部蹬伸发力；姿势上都需要上身部分俯下，与地面接近平行，所以自行车与速度滑冰运动具有一定相似性。但速度滑冰和自行车运动相比，不同点也很明显：首先，两者身体的支点不同，自行车的支点在车座上，运动员整个身体的重心都落在这个支点上，而且这个支点相对稳定。而速度滑冰运动员的身体支点在远端脚部的冰刀上，而且这个支点不稳定，需要不停地用左右脚进行切换，重心也一直在移动变化中。其次，两者腿部的蹬伸角度、方向也不同，自行车运动腿部发力就是在垂直于地面的两个圆盘内高速旋转蹬伸，没有其他的因素干扰；而速度滑冰运动腿部蹬伸的方向是向身体的侧下后方，蹬伸的角度无法量化，每个人都略有不同。再次，运动时两者动用的下肢肌肉不完全相同，速度滑冰运动多于自行车运动。功率自行车CPET是在实验室内进行，环境稳定，温度适宜舒适，干扰因素少，运动员能够充分发挥出自己的能力，所测数据更能准确反映出运动员的身体机能状态和能力。速度滑冰CPET只能在冰场进行，比较寒冷，一般都在0℃以下甚至更冷；冰场的环境也相对较复杂，测试时干扰因素较多，运动员不能够充分发挥出自己的水平。因此，把实验室功率自行车CPET获取的相关数据作为标杆，与冰上环境下测试获得的数据进行对比分析。

3.2 速度滑冰和自行车CPET的差异

从生理学角度出发，观察速度滑冰运动员在冰上CPET获得的各项数据，与实验室功率自行车所测得的数据对比。得出无论是男子运动员还是女子运动员 ，与摄氧量相关的指标冰上测试的各项数据都低于实验室功率自行车测试所得数据，这与国外学者研究的结果相同：Vaningen等人测得速滑运动员的VOmax要低于自行车和赛跑运动员，功率自行车上测得的VOmax要比速滑中高7.8%；Kandocl等人也发现在自行车比赛中VOmax的值比速滑运动时高约6.1%。这是因为运动员在冰上滑行时的低温环境、特定蹲屈姿势限制了腿部的血液流动，使肌肉利用氧的能力降低。同时，佩戴测试设备会使运动员的活动受到一定限制，运动员的能力得不到百分之百地发挥，所以最VOmax也相对较低。

在CPET中，VOmax指标是最为重要的，它与运动员心肺功能、氧的转运能力和肌肉细胞对氧的吸收与利用能力密切相关，是评定运动员有氧代谢能力的重要指标。我们将三种运动方式（实验室功率自行车、冰上滑行、滑板）获得的速滑运动员VOmax进行对比，如图3。

图3 实验室自行车、冰上滑冰、滑板三种方式VO2max对比Figure 2. Comparison of VO2max in three ways of laboratory cycling, ice skating and skateboarding

我们通过测试发现，实验室功率自行车获得的VOmax数据最高，而通过在冰面上滑行和专项陆地模仿训练——滑板而获得的VOmax比较接近，比功率自行车获得的数据低10%～15%。这说明在速度滑冰的辅助训练中，滑板和自行车相比更接近速滑专项特征，所以自行车可以作为速滑运动员增强其心肺功能、提高有氧耐力、储备体能的运动方式，而滑板可以作为其专项有氧能力训练的辅助手段。

研究表明，在进行逐级递增运动负荷测试时，存在两个通气拐点，分别表示为第一拐点（VT）和第二拐点（VT）。VT表明身体从有氧运动进入混氧运动，VT则表明身体从混氧运动进入真正意义上的无氧运动。在训练中我们通常所说的无氧阈指的是VT，VT则为有氧阈，VT和VT两个指标代表的都是运动员的有氧能力。在测试中我们发现：男女运动员的VT、VT两个指标P＜0.05，说明在两种运动方式中二者有显著差异。男子运动员VT、VT的百分比值差约在10%～13%，女子运动员VT、VT的百分比值差约在31%～45%。国内外研究证明，速滑运动员的VT一般比在功率自行车上测得的高10%左右，这与我们的测试结果中的男子运动员相近、女子运动员差距较大。同时因为女子运动员的VO/HR指标P＞0.05，表明同男子运动员相比，女子运动员的有氧能力较差，尤其是专项有氧能力。

自行车训练手段属于一般身体训练范畴，有益于运动员基础有氧能力的提高，但速度滑冰运动有自己的项目特点，专项能力要求不可或缺。采用自行车训练手段要有很强的目的性和针对性，必须很好地与速滑的专项特点相结合，才能充分发挥自行车训练的作用。所以基础有氧能力的提升可以通过自行车运动等辅助训练方法获得，而专项能力必须通过符合专项特点的辅助训练方法如滑板、滑轮等来实现。因而VT、VT可以作为评定速滑运动员专项有氧能力的指标，用于指导运动员训练的方向，制定有针对性的训练计划，保证运动员的训练合理有效。

两种方式CPET获得的男女速度滑冰运动员HR、VE两个指标平均差P＞0.05，说明差异不显著，同时两者百分比值几乎没有变化。因此，HR可以作为监控运动员训练强度的指标。运动员运动中的HR与运动负荷量和强度密切相关，所以利用运动中的HR来监控训练负荷是比较可靠、实用的，能够真实地反映出运动员的训练状况，有利于教练员了解运动员训练的效果和质量，从而保证其运动能力的稳步提升。两种方式CPET中VE指标无显著差异，说明两种测试方法对速滑运动员的VE没有影响。

4 结语

通过对速度滑冰运动员运用功率自行车和冰上滑行方式进行CPET，了解速度滑冰和自行车运动项目的特点及测试环境的影响。把实验室功率自行车CPET获取的相关数据指标作为标杆，与冰上环境下测试获得的数据进行对比分析，发现两者之间产生差异的原因，并掌握其间的科学规律。速度滑冰运动员在CPET获得的VOpeak、VO、VO/kg、VT、VT低于实验室功率自行车所测得的数据，与国外学者研究结果相同，其主要是由于在冰上滑行时低温环境、特定蹲屈姿势、佩戴测试设备造成的。在将实验室功率自行车、冰上滑行、滑板三种运动方式获得速滑运动员VOmax进行对比分析后，认为可以把自行车运动作为速滑运动员增强其心肺功能、提高有氧耐力、储备体能的运动方式，而滑板由于和滑冰运动方式接近，可以作为其专项有氧耐力训练的辅助手段。VT、VT可以作为评定速滑运动员专项有氧能力的指标，用于指导运动员的训练方向，制定有针对性的训练计划，保证运动员的训练合理有效。速度滑冰运动员两种测试方式获得的HR无差异性，目前在运动员的训练中已被教练员广泛使用。将上述方法及测试指标其合理地运用于运动员的训练中，可以提高训练的效果，保证训练质量。