3种不同阻力系数下优秀男子自由式摔跤运动员Wingate测试比较研究

2023-09-02刘朦郭振向李斌陈岩汪洋周李明非包大鹏刘昊扬

中国体育科技 2023年8期

刘朦，郭振向，李斌，陈岩，汪洋，周李明非，包大鹏*，刘昊扬

无氧能力是影响自由式摔跤运动员运动表现的重要体能因素。提高运动员的无氧能力是国家摔跤队冬季训练的主要目标之一。训练目标的完成不仅需要科学、有效的训练计划支撑，还需要准确、合理的测评方法检验。如不能对运动员的无氧能力做出科学、准确的评估，便会出现训练效果提升而无统计学显著性变化的“假阴性”现象，造成训练获益被无视，若后续的训练中继续提升无氧训练强度可能导致运动员产生难以恢复的疲劳，甚至发生运动损伤。因此，准确测试与评估优秀自由式摔跤运动员的无氧能力对检验训练效果及制定后续的训练计划具有重要意义（杨斌等， 2012）。

30 s Wingate测试（Wingate anaerobic test，WAnT）是评价高水平运动员无氧运动能力的常用测试方法，具有非侵入性、客观性和实用性等优点，是当前应用较为广泛的无氧能力测试方法（王健等， 1999；张莉等， 2016；周瑞霞，2009； Jaafar et al.， 2014； Lee et al.， 2021；Patton et al.，1985；Vandewalle et al.， 1987b）。同时，在国际上也被广泛应用于评价自由式摔跤运动员的无氧能力（Kraemer et al.，2001； Mirzaei et al.， 2009；Nilsson et al.， 2002）。在30 s WAnT中运动员需要在以自身体质量（body mass，BM）百分比为阻力系数的功率自行车上进行全力冲刺30 s的骑行运动，以运动过程中的峰值功率（peak power，PP）、平均功率（mean power，MP）疲劳指数（fatigue index，FI）等指标来反映其无氧能力。测试时选择不同的阻力系数会影响评价结果的准确性（Jaafar et al.， 2014；Ozkaya et al.，2012）。相关研究表明，当选择的阻力系数与适宜阻力系数相比低20%时会使PP降低5%（Driss et al.， 2013），选择的阻力系数与适宜阻力系数相差10%时还会对MP的测试结果产生影响（Vandewalle et al.， 1987a）。因此，只有在适宜的阻力系数下WAnT才能准确反映运动员的无氧能力及训练效果。国家男子摔跤队在以往几轮训练的实践过程中，发现在训练前、后使用WAnT时运动员的无氧能力没有出现显著差异，这影响了教练员对训练效果的准确评价及后续训练计划的制定。其原因可能是由于WAnT测试时选择的阻力系数不能如实评定摔跤运动员的无氧能力。多年来研究者一直在探索适合优秀运动员的阻力系数设置，但始终未能达成共识（Ozkaya et al.， 2012）。最初研究者们认为BM7.5%配重是优秀运动员的适宜阻力系数，并将此阻力系数应用于不同项目运动员的WAnT中，但还有研究发现，经过系统训练的运动员在BM7.5%阻力系数下不能实现最大的功率输出（Winter， 1991），这就会造成测试结果不准确，不能如实反映优秀运动员的无氧能力。因此，为优秀摔跤运动员选择合适的WAnT测试阻力系数是亟需解决的现实问题。

基于此，本研究通过使用BM的10.0%、7.5%、5.0%3种不同阻力系数的WAnT对国家男子自由式摔跤运动员冬季训练前、后的无氧能力进行评价，分析3种不同阻力系数下运动员PP、MP、和FI的异同。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以10名国家队现役男子自由式摔跤运动员为研究对象［年龄为（22.8±1.9）岁，身高为（174±8.8）cm，训练年限为（7.7±1.8）年］，运动员技术等级为国际级运动健将和运动健将。研究对象在整个训练过程中无重大损伤，均顺利完成训练及测试任务，且训练前［（78.94±13.7）kg］、后［（79.33±14.27）kg］体质量无显著性差异（P＞0.05）。

1.2 研究设计

1.2.1 训练内容

训练内容由国家自由式摔跤队教练员制定，主要训练目的为提高运动员无氧运动能力，训练采取高强度间歇性循环训练模式。每次训练由2～3轮循环训练组成，每轮动作由2个循环组构成，每组由7～8个动作组成，每个动作持续20 s，间歇5 s，循环2组，组间歇为20 s，2组为1轮，1轮完成后休息10 min。

1.2.2 无氧功测试方案

分别在训练前1天和训练结束后1天对运动员进行测试。2次测试均采用功率自行车（Monark 824E，瑞典）对运动员进行3次阻力系数分别为BM5.0%、BM7.5%、BM10.0%的测试，设备配备1 kg阻力篮和光电传感器记录飞轮转速。

测试前由专业体能教练员带领运动员进行25～30 min的热身活动，并现场测量每名运动员的体质量。每名运动员的阻力系数设定为其BM的5.0%、7.5%、10.0%，调整功率自行车座椅高度与股骨大转子齐平，在测试开始时，测试者拉起阻力篮，使运动员在0阻力的情况下开始蹬踩踏板，以便在5 s倒计时结束时达到最大转速。研究人员从5倒数到1，在“开始”口令之前运动员达到最大蹬踏速度。与此同时释放阻力篮，数据收集开始。在测试过程中测试人员不断给予运动员鼓励，使运动员坚持极限运动时间达到30 s，并要求运动员在测试过程中，臀部不能离开自行车坐垫，以避免坐姿改变对测试结果的影响（McLester et al.， 2004）。每次测试结束后，运动员在功率自行车上进行2 min的放松式蹬骑。每种阻力测试1次，使用Polar心率带（M400，芬兰）监控心率，保证运动员在充分恢复的情况下进行下一次测试。所有运动员均熟悉WAnT测试的内容和流程，测试前24 h没有进行高强度训练，测试前3 h无大量进食；所有测试过程均为本研究相关专业科研人员组织实施，每次测试地点环境（气温和湿度）保持一致。

1.2.3 数据处理PP（/W）、MP（/W）、LP（/W）通过以下公式计算：

其中，PP是指在30 s WAnT期间的任何连续5 s间隔内获得的最高平均功率输出；MP是指在30 s测试中保持的平均功率，通过对30 s测试期间获得的功率值求平均值确定；LP为最小功率（lowest power）；F为设置的阻力（/kg），dt为距离（dt=转数×df，df为飞轮的周长）。为了避免体质量不同对测试结果的影响，本研究中使用相对峰值（平均、最小）功率［/（W·kg-1）］进行研究，通过以下公式计算：

其中，BM为体质量。

1.2.4 统计分析

使用SPSS 26.0软件对测试数据进行统计学分析，统计描述用平均值±标准差（M±SD）表示。使用Shapiro-Wilk检验数据分布的正态性。通过双因素（阻力系数×时间）重复测量方差分析对无氧功率数据（PP、MP、FI）进行统计分析，当阻力和时间的交互效应显著时，使用Bonferroni事后检验对每个因素进行简单效应分析；当交互效应不显著时，只分析2个因素的主效应。效应量大小以偏eta平方（η2）计算，以评估差异的有效程度：＜0.06为低效应，0.07～0.14为中效应，＞0.14为大效应。以P＜0.05表示显著性。

2 结果

2.1 训练前、后不同阻力系数下的PP对比

PP在阻力系数与时间之间存在显著交互作用［F（2，18）=6.527，P＜0.05，η2=0.42］。简单效应分析表明，在大阻力系数下，训练后PP较训练前有显著提高（P＜0.05），而中、小阻力系数下无显著变化（P＞0.05）；训练后，在大阻力系数下PP显著高于中、小阻力系数（P＜0.05；表1，图1A）。

图1 训练前后不同阻力系数对PP、MP及FI的影响Figure 1. Effect of Different Loads on PP， MP and FI before and after Training

表1 训练前、后不同阻力系数WAnT的PP、MP及FI结果对比Table 1 Comparison of the PP， MP and FI of the WAnT Results with Different Loads before and after Training

2.2 训练前、后不同阻力系数下的MP对比

MP在阻力系数与时间之间存在显著交互作用［F（2，18）=12.045，P＜0.001，η2=0.77］。简单效应分析表明，在大阻力系数下，训练后MP较训练前有显著提高（P＜0.05），而中、小阻力系数下并无显著变化（P＞0.05）。训练前，中阻力系数下MP显著高于小阻力系数，训练后在大阻力系数下MP显著高于中、小阻力系数（P＜0.05；表1，图1B）。

2.3 训练前后不同阻力系数下的FI对比

方差分析显示，FI在阻力系数与时间之间不存在交互作用［F（2，18）=2.592，P=0.103，η2=0.04］，阻力系数与时间均对FI无显著影响（P＞0.05；表1，图1C）。

3 讨论

3.1 不同阻力系数对WAnT结果的影响

本研究显示，WAnT的结果会受到阻力系数设置不同的影响，特别是关键指标PP和MP受到的影响最为显著。本研究发现，训练后大阻力系数下测得的PP较中、小阻力系数下分别高4%和23%，MP则分别高6%和33%；且只有在大阻力系数下训练后较训练前测的PP、MP有显著提高，在中、小阻力系数下无显著变化。

研究表明，产生最大MP的最优阻力系数与PP的最优阻力系数无显著差异（Linossier et al.， 1996；Vandewalle et al.， 1985），因此确定PP的最优阻力系数是决定WAnT有效性的关键。既往研究认为，BM7.5%是运动员WAnT的最优阻力系数，并多使用该阻力系数对不同运动项目的成年运动员的PP、MP等无氧特性指标进行研究（Coppin et al.， 2012；Gacesa et al.， 2009；Zupan et al.， 2009）。这可能是受到最初提出WAnT的研究中阻力系数为BM7.5%的影响（Inbar et al.， 1996），此后有较多研究沿用此阻力系数评价运动员的无氧耐力。但在最初的WAnT研究中研究对象为儿童（Inbar et al.， 1996），因此BM7.5%的阻力系数设置是否适合优秀成年运动员受到了其他研究者的质疑。有研究认为，BM8.5%阻力系数下的WAnT能够使男子大学生运动员产生更大的PP和MP（Coppin et al.，2012）。Vargas等（2015）的研究也支持了这一结论，并建议有训练经验的运动员以更大的阻力系数进行PP测试。也有研究提出了基于BM和腿部容积估算产生最大功率阻力的公式（Evans et al.， 1981），但经证明使用该方法推算出阻力系数下的WAnT并不能产生最大PP（Patton et al.，1985）。Dotan等（1983）研究发现，成人WAnT的适宜阻力系数为BM8.7%。但其他研究认为，BM8.7%低于非肥胖成年男性的适宜阻力系数，并不能产生最大PP和MP，并且提出WAnT的适宜阻力系数可能接近BM10.0%（Vandewalle et al.， 1987a；Winter， 1991）。Jaafar等（2014）通过对比发现，BM11.0%阻力系数下的PP和MP较BM8.7%显著高8.2%和7.0%。有研究表明，当运动员WAnT的阻力系数在BM7.5%～BM11.0%内，阻力系数为BM10.5%时最大无氧功率输出达到最大（张辉等， 2004；Winter， 1991）。

FI是能够反映运动员无氧耐力水平的重要指标，通过PP和LP计算得出。理论上，FI的高低取决于PP及LP，PP、LP越高则FI越低，PP、LP越低则FI越高。在本研究中，FI在3种阻力系数及训练前、后均无显著变化。这可能与优秀自由式摔跤运动员同时具备较高的有氧能力有关（Demirkan et al.， 2014）。已有研究发现，WAnT的测试结果特别是FI受有氧能力的影响较大（Price et al.， 2014）。此外，研究发现，使用重测相关系数对WAnT结果进行评价时，PP有较为可靠的信度，但FI的可靠性较低（Vandewalle et al.， 1987b）。如前文所述，PP的产生会受到阻力系数选择的影响，只有在适宜阻力系数下才会产生最大PP，LP同样会受到测试者主观努力的影响（Jaafar et al.， 2014），这可能是在以往的研究中FI被认为可靠性低的重要原因（Lee et al.， 2021）。因而，使用FI对运动员的无氧能力进行解释时应结合多种因素进行考虑（Kraemer et al.，2001）。

综上，不同的WAnT阻力系数选择会使PP、MP产生显著变化，而FI因受多种因素的影响，即使在适宜阻力系数下测得的结果也应谨慎考虑。适宜的阻力系数是决定WAnT是否准确的关键，当使用不适宜的阻力系数时，极可能会导致WAnT结果测评的假阴性，进而导致训练效果评测的假阴性，从而误导教练员安排强度更大的无氧能力训练，造成运动员过度训练。

3.2 国家男子自由式摔跤运动员WAnT阻力系数的选择

WAnT是评价自由式摔跤运动员无氧能力的常用手段，但更适合国家队运动员的WAnT阻力系数尚未形成定论。从本研究结果来看，BM10.0%的大阻力系数较常用的BM7.5%中阻力系数更适合国家队男子自由式摔跤运动员。

多年来，WAnT测试被认为是评价摔跤运动员无氧能力的重要指标（Özbay et al.， 2020）。其中，PP可以有效反映运动员ATP-CP供能系统的能力，而MP则能够有效反映运动员无氧系统供能的能力，而摔跤运动对ATP-CP、糖酵解供能具有较高的要求（徐玄冲等， 2010），因此PP、MP的提高对摔跤运动员具有重要意义。但适合优秀摔跤运动员的阻力系数设置却始终未能达成共识。在利用WAnT评价摔跤运动员无氧耐力的相关研究中，阻力系数多使用BM7.5%（姜传银等，2002；张戈等， 2010），但也有研究表明，BM7.5%并不是适宜的阻力系数。当阻力系数设置低于适宜阻力系数时，PP的可能会偏低，低估的范围因力量水平而异，力量水平一般低估值较小，力量水平越好，低估值越大（Driss et al.， 2002 ；Patton et al.， 1985）。根据肌肉收缩时力-速度关系同样能证明此观点，在WAnT时设置的阻力越大，踏板的最大速度越慢。阻力设置和功率输出之间的关系在30 s WAnT内是二次函数关系（Jaafar et al.， 2014），可以通过比较力-速度测试（force-velocity test，FVT）中最大功率（Pmax）输出的适宜阻力系数（optimal force，Fopt）和WAnT下产生最大PP的阻力系数（F）进行更清楚的表述。在FVT中可以根据最小二乘法计算最大峰值速度（Vpeak）和F的关系（Driss et al.， 2013）：

其中，F0为在FVT中速度为0（V0）时的最大等速力量。通过公式推导可以得出，在FVT中Pmax的表达式为：

因此，输出功率P和F的关系可以表述为：

当P=0.95Pmax时，对应的阻力F为：

当f=F/F0时，带入式（11）：

基于上述推理，由于Fopt对应于f=0.50，Ppeak=0.95Pmax对应于Fopt±22.4%，因此，如果受试者的真实适宜阻力系数为BM10.0%，但在测试时使用BM7.5%的阻力系数，则测得的PP较真实值低6.25%，随着个体相对力量水平的增大，PP被低估值可能会更大（Driss et al.， 2013）。自由式摔跤是根据体质量进行级别划分的搏击类项目，运动员具有极强的相对力量水平和无氧能力（董德龙， 2012；孙健等， 2014），并且其主要训练目标为提高相对力量，因此这极有可能是造成本研究训练后中、小阻力系数时评测结果均无显著变化的原因。而此前有研究发现，PP与参与活动的肌肉的横截面积、质量（Pearson et al.， 2006）、力量水平（Boraczyński et al.， 2020）有关。而本研究的结果验证了上述观点。

利用WAnT对优秀运动员进行无氧能力评价时，BM7.5%的阻力系数不足以使其实现最大功率的输出，同样国家队自由式摔跤运动员在BM7.5%阻力系数下难以产生最大PP、MP。在本研究中，训练后BM10.0%下PP、MP显著高于BM7.5%阻力系数，且仅在BM10.0%阻力系数下的PP、MP在训练前、后具有非常显著差异。因此，使用BM7.5%阻力系数进行WAnT时，测试结果不准确，造成评价结果的“假阴性”，继而影响训练计划效果的评价，BM10.0%的阻力系数可能更适合用来评价优秀自由式摔跤运动员训练效果。

综上，对于存在不同级别且具有极高力量速度水平的搏击类项目如自由式摔跤运动员进行WAnT评价无氧能力时，BM10.0%的大阻力系数是更为合适的测评阻力。

3.3 研究局限性与展望

由于国家队男子自由式摔跤运动员人数的限制，本研究纳入样本量相对较少，未能实现大样本量；其次训练时间有限，本研究只对BM10.0%的阻力系数进行了研究，未能对更大阻力系数进行探究。未来研究可纳入更多的研究对象，设置更大的阻力系数参数，进一步探讨适合优秀自由式摔跤运动员WAnT测试阻力系数，以制定更加科学的无氧能力评价方案。