我国18～23岁普通男性跑节省化测试跑速研究

王国军 席翼 武雅琼 温含

1 湖南人文科技学院体育系（湖南娄底417000）

2 天津体育学院研究生部 3 深圳大学体育系

4 安徽省芜湖市国防教育学校 5秦皇岛水运卫生学校

Daniels于1974年提出，跑节省化（Running E-conomy，RE）是给定一个标准化的亚极限跑台速度下的摄氧量［1］。国外相关研究结果显示：训练初期成绩提高与VO2max改善呈平行关系，而杰出耐力群体的能力改善更多依赖RE水平的变化［2-4］。席翼、冷志勇以及Fletcher等研究显示，普通人群的RE指标，在表达有氧能力方面较之VO2max有更高的贡献率［5-7］。尽管RE评价运动耐力和有氧能力的意义引起越来越多的关注，但迄今仍无公认的RE标准测定方法，这很大程度阻碍了RE的应用。自Krahenbuhl确定 241 m/min、268 m/min、295 m/min 三个跑速作为亚极限负荷以来［4］，多数研究者在测定RE时沿用了三负荷方法，但跑速各有不同［4，7-9］。 也有学者采用一种跑速［10］或两种跑速［11］。 鉴于理论依据和研究方法的差异，不同研究在选择测试负荷数量和强度上均存在较大争议。

1992年Krahenbuhl提出了“适宜的极限下负荷速度”的概念，认为应根据受试对象性别、年龄、运动级别不同而选择不同的负荷标准［12］。因此，解决RE测试方法的核心问题是建立RE的负荷强度标准。鉴于此，本研究通过测定55%、60%、65%和70%VO2max对应跑速下的RE值，以5 km跑成绩为因变量，分别以上述4个RE值为自变量进行线性相关分析，并应用R2判定系数法判断RE与5 km跑成绩的线性关系，找出评定RE水平的适宜负荷，旨在确定一个较适宜的负荷（跑速）标准来评价RE水平。

1 对象与方法

1.1 研究对象

63名受试者来自武警某部新兵营（处于学习跑步的初级训练阶段），年龄18～23岁。排除来自大山或高海拔地区的、从事过专门体能训练的、长期从事体力劳动的士兵。研究对象均知晓实验目的和内容。

根据研究需要，将受试者分成两组：A组37名，年龄（20.5±1.5）岁，身高（172.9±5.7）cm，体重（65.2±9.2）kg；测试受试者RE并计算各RE值与5 km跑的相关系数，得出RE测试的适宜负荷。B组26名，年龄（18.3±1.2）岁，身高（173.2±6.4）cm，体重（64.4±6.4）kg；对筛选出的RE适宜负荷进行有效性检验。本实验均在天津体育学院运动人体科学实验室完成。

1.2 实验方法

1.2.15 km跑测试

严格按照田径测试方法在400 m标准塑胶跑道上进行5 km跑测试。测试前48小时内不参加任何大负荷运动。测试中，由连长以及士官亲自督促，并且给予相同的口头鼓励。2周内共测试3次，取最好一次成绩作为5 km跑成绩。

1.2.2 VO2max测试

采用逐级递增负荷运动方式在室内跑台上进行VO2max测定。ERICH JAEGER TreadmillE6跑台（德国），JAEGER Oxygen Analyzer气体分析仪（德国）。

具体过程为：测试前两分钟内将跑台速度增至4 km/h，坡度为0，让受试者尽可能地走起来。第4分钟时将跑速增至8.5 km/h，之后以1 km/min的速度递增，直至速度到13.5 km/h。此时，以1°/min的速度增加跑台坡度，且不时通过主观感觉评分表（RPE）询问受试者主观感觉。VO2max判断标准参照《运动生理学》［13］。 获取数据有绝对值（A-VO2max）和相对值（R-VO2max）。

1.2.3 RE测试

测试VO2max之后测试RE。仪器及测试方法与VO2max相同。本研究测定4种速度下的RE。步骤如下：得到VO2max测试结果后，找出每人55%、60%、65%和 70%VO2max 对应的跑速， 分别是 V1、V2、V3、V4。测试1分钟内让受试者走动起来，第2分钟时将跑台速度增至8.5 km/h，使受试者跑起来。第3分钟时将速度增至V1并持续6分钟，使之稳定，计算最后2分钟的VO2均值作为RE1值［14］。处于稳定状态的标准是：呼吸商（RQ）≤ 0.95、每分钟VO2前后差值不超过 100 ml、血乳酸低于 4 mmol/L［15］。血乳酸测定采用YSI-1500血乳酸分析仪（美国）。受试者跑完每个速度负荷即刻取耳血。所有血样由专业实验员抽取和分析。

完成后，受试者下跑台休息6 min，保证不影响下一个负荷的测试。休息之后，按照第1个速度的测试方法依次测试 完 V2、V3、V4跑 速下 对应的 RE2、RE3、RE4［16］。

测试数据有绝对值（A-RE）、相对值（R-RE）和修正值（C-RE，即 RE/VO2max）［16］。

1.3 统计学分析

采用SPSS 11.5 for Windows软件包处理数据：（1）采用Pearson相关法检验RE各值与5 km跑成绩的相关性；（2）判断4个RE相对值与5 km跑成绩的线性关系（linear correlation），应用R2判定系数法寻找最佳拟合优度。在判定线性拟合优度时，R2判定系数和F值是评价曲线拟合优度的关键参数，R2和F值越大说明拟合优度越好，即线性模型与实际越接近，据此找出拟合优度最佳的曲线；（3）采用曲线拟合方法（curve fitting）验证所确定的RE占VO2max百分比是否为最佳点。曲线拟合时，SPSS提供了11种曲线模型，即直线（Linear）、二次曲线（Quadratic）、复合曲线（Compound）、生长曲线（Growth）、对数曲线（Logarithmic）、三次曲线（Cubic）、S 曲线（S）、指数曲线（Exponential）、逆变换曲线（Inverse）、乘幂曲线（Power）、Logistic曲线（Logistic）。曲线拟合时，先做散点图，若通过散点图仍不确定是何种曲线时，试探性地进行11种曲线拟合，然后根据曲线拟合评价参数［（见1.3（2）］确定最优曲线，然后根据曲线的特点确定最佳跑速。选取P<0.05为显著性水平。

1.4 最佳RE负荷有效性的检验

以筛选后的最佳RE跑速测试B组26名新兵的RE值，并测定其5 km成绩，具体测试方法及注意事项分别同上述1.2.3（只需进行最佳RE跑速测试程序）和1.2.1所述。数理统计时，采用Pearson相关法检验最佳跑速下的RE值与5 km跑成绩的相关性；采用“标准差/均值×100%”计算变异系数以检验最适宜跑速的稳定性。

2 结果

2.1 测定RE各值及其与5 km跑成绩的相关性

测试结果显示：A-VO2max和R-VO2max分别为（3.8±0.4）L/min和（57.8±3.8）ml/kg/min。 55%、60%、65%和 70%VO2max 对应的速度均值 V1、V2、V3、V4分别为：（9.7±0.8）km/h、（10.6±1.0）km/h、（11.5±0.9）km/h、（12.4±0.9）km/h。 以 V1、V2、V3、V4等 4 种速度进行跑台运动测试 RE1、RE2、RE3、RE4，结果见表1。 A 组受试者5 km跑成绩为（22.2±1.1）分，与其RE测试的相关系数r及P值见表2。比较表2中RE各值与5 km跑成绩的相关系数r，发现R-RE与5 km跑成绩的相关系数在各点均最高，因此本研究选择RRE作为RE的标准单位。

表1 RE1、RE2、RE3、RE4测试结果

表2 RE与5 km跑成绩相关分析结果

2.2 应用R2 判定系数法确定最佳R-RE值

曲线拟合结果显示该曲线趋向于线性模型。对线性拟合下的四个R-RE值再作进一步分析，其比较结果见图1。图1显示：R-RE3的R2判定系数值以及F值均最高，故RE3所对应曲线最能体现RE与5 km跑成绩之间的关系。因此，判定RE3时的负荷11.5 km/h应为评价有氧能力的适宜亚极限跑速。

2.3 采用曲线拟合方法验证所确定的最佳R-RE值

表1 显示，RE1、RE2、RE3和 RE4对 应的 C-RE（%VO2max）分别为 59.2%、63.1%、67.1%和 71.3%，且RE各值与5 km跑成绩对应的相关系数r1、r2、r3、r4分别为 0.612、0.759、0.797、0.752（表2）。 以 R-RE为自变量，相关系数为因变量，进行10种可能的曲线拟合。排除P>0.05的曲线，经比较得到了最为合理的一种方程，其拟合结果如下：

方差分析表明：F＝717.69，P＝0.026；判定系数 ：R2＝ 0.999； 自 变 量 X 检 验 ：t＝ 16.991，P ＝0.0300； 拟合方程：Y＝－42.476＋57.0666X－18.528X2，拟合曲线（实线）见图2。由图2可知，二次曲线开口向下，可以求出最大值。根据最大值计算对应的%VO2max为0.672，即在67.2%VO2max负荷时，RE与5 km跑成绩相关系数最大。67.2%VO2max极其接近RE3对应的C-RE3（67.1%），表明2.2中确定的RE3时的负荷11.5 km/h是适宜的。

2.4 检验适宜负荷（11.5 km/h）的有效性

B组26名受试者进行负荷为11.5 km/h的RE测试，结果：R-RE 为（38.8±3.1）ml/min/kg；5 km 跑成绩为（23.1±2.4）分；R-RE同5 km跑成绩的相关系数r＝0.729，P＝0.000，相关性较高。

3 讨论

多大负荷才是适宜的极限下负荷速度呢？一直存在着争议。 1983 年，Krahenbuhl等［17］选择了 134 m/min、154 m/min、174 m/min 三 种 负 荷 ；2004 年Saunders等［8］选择了 14 km/h、16 km/h、18 km/h 三种负荷；2009 年陈忠庆等［9］选择了 143 m/min、172 m/min、204 m/min 作为 RE 负荷。而 Paavolainen 等［11］在1999年的研究中仅使用了3.67 m/s和4.17 m/s两种负荷。 2000 年，Allor等［10］选择了唯一的 147 m/min负荷。Helgerud等［18］分析以往的相关研究后，于 2010年对15名优秀运动员进行了递增负荷测试，发现在60%～90%VO2max的亚极限负荷下，任何强度点的VO2均可代表RE，即表达RE的测试负荷在一定范围内可以从一处到多处，即只要在此范围内的任一强度对应的跑速下所测得的RE值均可准确评价人群的有氧耐力水平差异。但2010年Sawyer等［19］测定了普通人，回归分析结果显示不同速度反映RE时存在差异，这种差异表现为不同速度下测得的RE值并不能解释其耐力水平差异。某一阶段人体的耐力水平是固定的，耐力水平差异理应通过RE值体现出来，然而研究结果显示，不同跑速下其RE并未表现与耐力水平的一致性，只有在某种特定负荷强度下测得的RE值才能体现这种一致性，即在该负荷强度下，RE结果与耐力水平具有高度相关性，即在评价某人群耐力水平（如5 km跑成绩）时，若耐力水平越好，其RE值越小，说明其越节省化。另外，1995年 Morgan［20］发现，RE值对所有级别的受试者表现出了一个较小范围的相对负荷 （69.9%～71.4%VO2max）。这与Helgerud的结果并不一致。事实上，问题是以什么理论依据和推导方法建立适宜负荷跑速。从目前文献看，尚无令人信服的实验证据。

本研究认为，适宜负荷跑速可能是一个跑速，也可能是多个跑速，这需要通过必要的方法推导。Morgan等［21］综述文献后发现，有氧能力范围大约在55.5%～80.9%VO2max 之间。 1991 年，Williams［22］选择了相当于50%、60%、70%VO2max强度的跑速，并认为这些负荷均低于无氧阈，即85%VO2max，能准确反映RE水平。故本研究将4个初始测试跑速强度定为55%、60%、65%和70%VO2max。

本研究结果显示，4种极限下负荷的R-RE与5 km跑成绩的相关系数分别为0.612、0.759、0.797和0.752，与前人研究一致［7-11］。但以往研究在此基础上并未进一步筛选最佳负荷。最佳负荷不一定就是初选跑速，需要求证。此外，一种负荷显然更便于实践应用。因此，本研究进一步分析线性拟合下的四个R-RE值，结合R2判定系数，找出拟合优度最佳的曲线，即R-RE3所对应曲线，最能体现RE与5 km跑成绩之间的关系，其对应跑速为11.5 km/h；另一方面，以R-RE所对应的C-RE（%VO2max）为自变量，以相关系数为因变量进行曲线拟合，确定最佳曲线模型，结果显示，该曲线最高点（即最大相关系数r）对应的跑速极其接近11.5 km/h。由此，本研究不仅可确定适宜负荷跑速，还可以用一种跑速（11.5 km/h）代表。

为观察18～23岁普通男性在11.5 km/h负荷下的运动是否属于有氧运动，本研究测试了B组受试者耳血的血乳酸浓度，结果为（3.59±0.65）mmol/L，低于无氧阈浓度。

有效性检验结果显示：11.5 km/h速度下的R-RE与5 km跑成绩的相关系数 r＝0.729（P<0.001）。这提示，对于我国18～23岁普通男性，11.5 km/h的跑速能有效表达其耐力水平。此外，该负荷A组与B组的R-RE均值的变异系数分别为6.7%和7.9%，提示本研究结果有较高的准确性和稳定性。

4 总结

11.5 km/h的速度为测定我国18～23岁普通男性RE的适宜负荷，以ml/kg/min反映RE测试结果最适宜。有效性检验显示，该速度下测定的RE结果有代表性，可作为表达RE水平的负荷。

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