谈排球运动的供能特点及训练生化原则分析

孙祖浩

（宁夏大学体育学院 宁夏 银川 750021）

前言

现代排球运动经过了漫长的发展演化，战术、技法开发越来越完善，因此，如今各个比赛队伍之间无论是在击球技巧水平方面，还是进攻防守策略上，整体相差均不大。那么在决定排球运动员成绩的客观因素中，运动员的身体机能素质的重要性也就越来越明显。但传统训练模式中，从未注重过运动员能量代谢的特点，系统训练科目中缺乏针对性的锻炼提高内容，难以切实提高训练成效。因此只有站在体育科学的视角上，进一步分析排球运动员肌肉的运动供能特点，才能为运动员专门制定科学、合理的训练计划。

1、能量代谢理论

生理上的新陈代谢是生物的基本生命特征之一，分为物质代谢与能量代谢两部分。其中能量代谢（energy metabolism）就是指在机体内的各种能源物质在氧化时会释放相应的能量，作为人体完成运动机能的重要供能来源。这些能源物质所转化的能量，并不是直接都被用于支持运动的，而是约有50%以上的部分立即被转化为机体热能维持人体恒温；其余不足50%的部分，用以支持运动机能做功。其中支持做功的能量叫做“自由能”，它的主要载体是人体内的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate），简称叫做 ATP，以高能磷酸键的形式游离于人体内。当人体完成相应运动动作时，ATP既要发挥它的储能作用，同时又要作为重要的能耗物质，其中优先消耗的，便是ATP的储备能。

但仅仅依靠ATP提供能量消耗是远远不够的，为了限制ATP在机体内的过度消耗，还需要一种磷酸肌酸（creatinephosphate），简称CP的物质来发挥能量储存调节功能。CP也是一种含有高能磷酸键的物质，当人体细胞组织的能量消耗增加时，机体的ATP浓度会迅速下跌，此时CP就会将自身储存的能源按照一定的比例传输给二磷酸腺苷（adenosine diphosphate）ADP，使 ADP转化为新的ATP供给组织细胞消耗；而当人体运动强度较少时，由于细胞组织的能耗强度降低，此时体内ATP浓度会升高，所以ATP就会将高能磷酸键重新传导给肌酸，让肌酸合成为CP作为人体的储存能量。总的来说，无论是哪种运动动作，只要身体细胞组织在消耗能量，就势必会产生ATP的分解与结合反应，这便是人体能量代谢的基本原理。

2、排球运动的性质特点

排球比赛具有激烈的对抗特点，尽管双方运动员是隔网进行对抗，但随着比赛攻防局势的不断转化，每名运动员的运动路线与发球接球动作都会随时进行适应性调整。其中尤其是一些关键运动动作，例如，拦网、扣杀、鱼跃救球等，均需要运动员具备一定的弹跳能力、肌肉力量、爆发速度。但另一方面排球比赛通常要进行至少120min以上，平均每名运动员在一场排球比赛中的跳跃次数在200-300次左右，长时间的高负荷量运动，使得它对于运动员的身体耐力也有一定要求。总的来说，排球比赛是一项具有高度技术要求与综合身体素质要求的竞技运动。因此以往的系统训练中，都会将排球运动员的腿部训练与核心力量训练作为主要内容，同时还要借助各种系统化的强化训练，提高运动员的弹跳高度、滞空时间以及关节灵活度。

3、能量代谢理论下排球运动的供能特点

3.1、供能性质特点

从上文排球运动的性质中分析，尽管排球比赛的进行时间较长，且运动员触球次数较多，但每次触球时间是极短的，一名专业的运动员完成传球动作仅需要0.1-0.3s左右，而上手发球从抛球起跳到击出也仅仅会用不足0.9s的时间。所以不难发现，排球是一种间歇性的运动，也就是短时间爆发式的身体负荷运动与短时间间歇运动呈一定时间轴规律分布的运动。其中爆发式运动就是运动员在空中或地面完成的传球、发球、垫球、传球与扣球等有球接触的运动，以及短时间内调整站位的跑动，而间歇运动则是等待过程的准备姿势、小距离调整跑动等运动。所以排球运动是一项以有氧供能为基础，以组数密集的无氧供能为突破口的综合运动，其中无氧供能即为运动员有球接触的身体运动，而有氧供能则为等待击球、小幅度调整站位的身体运动。其中以有氧供能为基础，是因为在一场平均水平差异性不大的排球比赛中，每名排球运动员平均的无球运动约占整个比赛时长的70%-80%,所以当运动员处于无球或死球状态时，必须要尽可能地恢复部分体能，使运动员得以坚持完成整个排球比赛。但无氧供能运动的时长占比不高，并不意味着无氧运动不重要。排球运动员的有球运动，往往是直接关系到比赛结果走向的，在连续扣拦与攻防的激烈角逐赛况下，运动员平均心率最高可以达到180-200次/min，这样高强度的剧烈运动，难以单纯依靠有氧供能运动来维持。通过以往的科学研究表明，人体在3-5s的高强度爆发运动，必须完全依靠无氧供能。

3.2、ATP-CP供能系统特点

掌握了排球运动的供能性质，接下来探讨排球运动供能系统的特点，上文中提及了在能量代谢理论下，机体运动的供能主要来自于ATP-CP供能系统。当排球运动员完成特定动作时，需要依靠肌肉收缩来实现运动供能，此时将优先消耗掉肌肉内的ATP，但实际即使是专业训练的运动员，肌肉中的ATP含量也是非常少的。正常条件下，机体匀称的男子运动员每公斤身体肌肉组织中，ATP含量仅仅为5.5-6mg左右，女子运动员会更低，仅仅为3.0-3.3mg左右。所以当运动员处于身体最大运动功率的状态时，ATP仅仅能提供约1.2kcal的自由能，也就是满足运动员约1.3-2.7s的身体运动。所以还需要CP来通过高能磷酸键的转移，合成新的ATP来供给肌肉消耗。但即使是加入CP，也仍然无法维持运动员的长时间高负荷消耗，成年男子运动员每公斤身体肌肉组织中，CP含量仅仅为17mg，女子运动员则会更少，所提供的自由能约为3.1kcal，即使不计算细胞组织的维持活力损耗，也仅够维持运动员约5.5-7.4s时长的运动。ATP-CP供能系统是运动员的基础能量供应来源，只要运动员在产生体力消耗，ATP-CP就总在发生作用，所以除了ATP-CP供能系统以外，还需要其它的供能系统来作为能量代谢消耗。

3.3、乳酸能系统

乳酸能系统是指人类机体内的糖原与葡萄糖两种物质，在细胞浆的无氧酵解作用下生成乳酸，而酵解过程中会释放出大量的ATP物质，因系统最终的作用产物为乳酸，所以叫做乳酸能系统。由此可知，乳酸能系统可以看做是ATP-CP供能系统的二级来源，它并不直接产生肌肉消耗的能量，而是以合成ATP的方式，使进入到ATP-CP基础供能系统中完成能量代谢。乳酸能系统的供能总量往往是ATP-CP供能系统的数倍，这样的供能系统主要特点是维持时间较短，不需要氧气作用，功率输出较高。但乳酸能系统存在着一个明显的弊端问题，就是它的最终产物——乳酸，是致使机体出现生理疲劳的主要因素之一。在高负荷的运动作用下，该供能系统产生的乳酸会经过细胞进入血液系统扩散，而这种乳酸物质是一种强酸，一旦在人体内血液积累至一定量时，就会使人体内部的环境酸碱度（pH）稳态失衡，使人体内糖原与葡萄糖物质的酵解效率受到极大程度的抑制，最终体现为运动员的身体耐力承受到达极限，超过机体缓冲，最终因ATP-CP供应不足导致机体出现疲劳反应。乳酸能系统在运动员能量代谢循环中起到的主要作用，就是在运动员到达机体耐力承受极限前，为ATP-CP基础供能系统快速高效率充能，满足运动员完成数十秒的高功率运动的短期快速供能需求。而我们日常所说的“无氧运动”，就是指通过特定的训练项目，使人体肌肉的耐乳酸的承受能力得到提升，从而起到增加运动功率与高负荷时长的锻炼效果。

3.4、有氧供能系统的特点

有氧供能系统是一种相对于乳酸能系统无氧酵解的相对说法，它同乳酸能系统同样属于间接的二次供能系统，由于在生成ATP时存在氧化条件，所以可供有氧供能系统消耗的能量物质比乳酸能系统需要的要复杂，主要是以糖、脂肪、蛋白质三类物质为主。当氧气参与能量代谢循环时，糖、脂肪与蛋白质会氧化分解生成二氧化碳与水，这个过程中也会产生大量的ATP。有氧供能系统参与供能作用的物质较多，由于糖、脂肪、蛋白质在人体中的储存含量较多，就以糖原来说，在不摄入任何能量物质的情况下，人体需要高强度运动至少2h以上，才能将肌糖原物质消耗殆尽，而脂肪与蛋白质物质在人体大强度运动至少30min时才会参与消耗，理论上来讲有氧供能系统的作用时间并不会受到严格的时间限制，所以它被作为长时间耐力运动的主要能量供给来源。但由于其ATP的输出功率低，每公斤体重每秒仅能产出约3.4kcal的能量，仅仅为乳酸能系统能效的1/4左右，所以难以维持人体高功率运动状态的能量供给。且另一方面，有氧供能系统虽然消耗能量物质上不受限制，也会存在机体的疲劳反应，这是因为在长时间的能量供给作用下，当体温回落时运动员的肺活量、体内红细胞比值、体细胞活性等指标就会随之下跌。而血红细胞活性下降，就会影响到机体血液的携氧能力，在同样氧气含量的条件下，由于身体吸收氧气的含量变少，导致身体难以维持此前高强度的体温水平，那么自然会直接影响有氧供能系统合成ATP的效率。

3.5、排球运动员供能需求

已知上述三个供能系统是互相联系且互相约束的，且有着不同的功能区分，根据运动能量消耗的效率与时长不同，三者在同一个供能系统中的供能总量是存在极大差异的。那么根据排球运动的特点可知，运动员的所有供应能量来源中，ATP-CP基础供能系统由于含量较低，仅仅视为乳酸能系统与有氧供能系统的转化容器，其中乳酸能系统产出能量约占20%-35%，其余均为有氧供能系统的产能。若是乳酸能供应系统的效率过低，运动员完成有球运动时，例如，扑救、扣杀等就会出现力量不足、速度过慢的问题；而反之若是有氧供能系统产能效率达不到体能消耗要求，运动员就会难以在比赛中使身体恢复到完美的反应准备状态。而在激烈的排球竞技比赛中，由于比赛节奏缓急不定、进攻防守频率变化无规律，所以排球运动员为了获得足够的机体运动能量，就必须在肌肉抗酸能力、抗缺氧能力与身体耐受力上达到一定水平，这样才能够使运动员在比赛中能够抵抗机体疲劳反应，把握合适的时机做出特定的运动动作。

4、提高排球运动员素质能力的生化训练原则

4.1、增加有氧代谢水平，提高抗缺氧能力

有氧运动是排球运动员的主要体力消耗内容，而有氧代谢水平也是运动员恢复高功率运动机能的关键。所以生化训练原则中，应当始终将运动员的有氧代谢练习作为基础内容，采取如下训练原则，提高运动员大强度运动状态的摄氧能力：

一是保持或提高运动员机体的呼吸与能量循环水平，且保持一定的平衡状态的净体重，运动员运动强度控制在适中水平，控制在最高心率的70%-85%，以接近最高心率的85%为宜，或者最大摄氧量的55%-60%。可以采用福克斯“间歇训练”模式开展64m间歇疾跑训练。首先测定运动员心率水平后即刻开展训练运动，运动员先进行短距离疾跑使身体进入高心率水平的预热状态，此时心率水平应达到180-190次/min。而后运动员进入静走或慢跑状态，使心率调整降为150-160次/min的水平。接着适度把握组间的休息时长，控制组间平均心率水平为125次/min。最后跑完8组64m疾跑后，测定运动员此时心率水平是否达到180-190次/min水平，若未达到该水平，应当继续补加1-2次疾跑训练，使组间平均心率不小于125次/min水平；每3组疾跑完成后，若运动员心率未达到180-190次/min水平，应当追加1次疾跑训练的同时，适当缩减组间歇时长；

二是训练周期与时长，每次有氧代谢运动的训练总时长尽量控制在40min以上，锻炼次数控制在每周3-6次作用，持续时间的具体长短应当根据运动员的身体素质状况权衡，不宜盲目拉长，使运动员训练过程中产生潜在的训练伤风险。例如，可以采用1500m×3的长跑训练项目，期间每次休息2min，以此提高运动员的最大吸氧量与脂肪供能能力。或者可以选择其它诸如长跑、游泳、划船、跳绳、骑行等有氧代谢为主的运动项目。

4.2、针对性地组织无氧运动训练，提高运动员身体耐酸能力

ATP-CP基础供能系统的反应时长约为20-30s左右，这也是许多训练方法中，将短间歇训练的休息时长控制为30s的原因，但在开展实际训练时，还需要根据运动员的身体实际状况，科学合理地安排组间休息时长。无氧运动的生化训练原则分为两部分：

无氧—低乳酸训练，每次训练时长维持在10-15s以内，在运动员机体不出现拉伤、扭伤情况下，追求最大速度或最大力量的负荷训练。同时进行无氧运动训练时，每组间歇时长不能少于20s，成组练习结束后，组间间隔休息时长不应小于3min。无氧—低乳酸训练主要有两种实现途径，一是间歇训练法，当运动员完成一次或一组无氧运动训练时，应根据身体实际进行后续训练，若身体机能未完全恢复，不宜开展后续的训练内容。主要训练内容以无氧阈训练为主，这样可以使运动员的肌肉组织内积累少量的乳酸，通过长期的刺激使肌原纤维对乳酸产生抵抗能力。例如，移动防守训练，让运动员在不同的击球方式下，完成30次/min的垫球防守动作，每次训练时长维持在3min左右，每组4-5次，每周组织3次以上；二是重复训练法，依靠例如箭步蹲，安排每组20个，每次训练保持组间间隔20s，连续完成3组。或者是俯卧撑训练，仍然安排每组20个，训练间隔及组数同上。意在通过重复的机体动作训练，提高运动员短时间内的机体爆发效率，提高运动员进入高功率运动的机体反应速度。例如，60m折返跑，每周进行4-5次，每次进行3组，每组4次，每次冲刺跑步后，通过慢走和加快呼吸来调整机体迅速恢复体能，每次的休息间隔时长控制在40-60s左右。

糖原酵解代谢能力的训练，也是我们所说的耐力训练。排球运动员的无氧耐力素质能力主要取决于无氧代谢能力，从上文可知，由于磷酸原具有供能效率高、供能时间短的特点。所以为了使运动员能够获得更长的高功率运动时间，就必须要提高运动员的糖原酵解代谢能力，这样才能促使运动员的乳酸能系统供应更多的ATP。而提高糖酵解代谢能力的普遍做法是通过高强度的无氧运动，使机体组织内沉积明显量的乳酸，以保证乳酸能系统的ATP供应量。可以在训练中尝试开展以提高400m短跑速度或者200m自由泳速度为主的训练内容，让运动员在1-2min运动时长内，尽可能地提高机体的运动效率，每次大强度运动后间歇时长应当为1-2min左右。或者可以进行杠铃半蹲训练，将杠铃负重加至最大重量负荷的50%，让运动员举起后快速半蹲10s，而后卸下杠铃慢跑或者轻跳30s后，继续进行，每次安排10组训练，每周进行3次。

5、结语

综上所述，从能量代谢理论来看，运动员体内的供能系统主要为三种，TDP-CP基础供能系统、乳酸能系统与有氧供能系统。而分析排球竞技对运动员身体素质的需求，应当以运动员的有氧代谢能力训练为基础，提高运动员大强度运动状态下的摄氧量水平，使运动员得以完成长时间的体能消耗需求。以此为基础，根据运动员的身体素质水平，有针对性地开展无氧—低乳酸训练与提高糖原酵解代谢能力的训练，综合提高运动员的机体耐酸抗性，延长高效率运动的时长，使运动员的抗疲劳能力与爆发能力得到综合提高。