采用不同指标评价运动员耐力训练效果的比较研究

冷志勇，田国华，孙增春

众所周知，有氧耐力的评价指标主要运用跑节省化、乳酸阈、无氧阈、通气阈最大摄氧量、最大摄氧量速度、最大摄氧量持续时间、最大摄氧量平台时间、临界功率等。VO2max作为有氧耐力的典型评价指标，与年龄、遗传、高原环境等因素相关，在评价运动员有氧耐力从初级水平到较高水平发展过程中是灵敏指标。当有氧耐力发展到高水平诸如优秀耐力运动员，VO2max指标则难以准确反映有氧耐力的个体差异[1]。目前无氧阈理论广泛地运用于指导体育运动实践中，但是随着研究的深人，近年来这一理论观点正受到挑战。而RE是决定耐力跑步运动成绩的关键生理学指标之一[2]，是目前公认的描述亚极限负荷运动的心肺机能的最佳指标[3]。RE与VO2max、VT一起能够解释长跑成绩70%的变异来源，同样是评价长跑能力的重要生理指标[4]。目前国内关于三项指标与有氧耐力的相关研究较多，但未见有用跑节省化评价女子定向越野运动员的研究报告。

笔者之所以选取其中的三个指标评价女子定向越野运动员训练效果，一方面是因为这三个指标运用最为广泛，尤其是通气无氧阈和最大摄氧量，而跑节省化指标是最近几年在国内才渐渐兴起；另一方面，选取的研究对象都是经过长时间地专业训练，但是成绩长期得不到提高，反而个别队员的成绩还有下降。基于上述原因，选取这三个指标对训练前后女子定向越野运动员进行测试；运用因子分析法，对女子定向越野运动员的耐力训练效果进行评价分析，为跑节省化指标用于评价女子定向越野运动员有氧耐力提供理论依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

研究对象为天津财经大学(国家队)15名女子定向越野运动员。队员均为一级及以上等级运动员，接受训练均在五年以上，从事项目距离不小于5km。曾获2012年第九届大学生天津市大学生运动会和亚锦赛定向越野冠军，基本情况见表1。

1.2 女子定向越野运动员耐力训练方案

训练地点在天津财经大学训练场。训练时间共八周，每周训练五次；训练内容为10km匀速跑步。以105%个体通气无氧阈(VT)时的心率作为生理负荷的强度控制标准。训练强度控制采用测定的个体VT时的Hr(VT-Hr)为标准，并给予上下3次/min的浮动范围，如采用105% VT-Hr±3作为靶心率来控制跑速[5]。心率控制由芬兰产的Polar心率表实施。运动员佩带Polar表，并调至个人的靶心率，在靶心率范围内跑步。参加训练的运动员作息时间一致，饮食条件一致，训练安排一致，并不再进行其他的耐力训练。

表1 运动员基本情况

1.3 主要测试仪器及测试指标

主要测试仪器：采用德产专业运动跑台cosmos pulsar 4.0和德产心肺功能仪METALYZER 3B进行各指标的测试。实验室主要测试指标:最大摄氧量(VO2max)、最大摄氧量相对值(VO2max/kg)、潮气量(Ve)、每分通气量(VE)、气体交换率(RER)、心率(HR)、呼吸当量(VE/VO2)、二氧化碳当量( VE/VCO2)、最大摄氧量平台时间(VO2maxPD)。

1.4 测试方法

每名受试者训练前后各进行两次实验室跑台测试实验室测试。第一次为递增负荷力竭测试，主要测试VO2max;第二次为跑步经济性(RE)测试。测试前48h内受试者不进行大运动量的训练，且保证正常饮食。两次测试之间至少间隔48h，且在不同日期的同一时间进行测试，测试室温控制在22—24℃，相对湿度在45%左右。每次跑台测试前，按照运动心肺测试仪说明书进行标准气体校对，标准气体中CO2=5%， O2=21%;流量调试中，误差控制在3%以内。每进行一个跑台测试后，再次进行标准气体自动调试，以确保测试的准确性。

1.4.1最大摄氧量的测试受试者进入实验室休息3min后，测试身高、体重、心率、血压等常规指标。要求运动员在测试前不能做剧烈运动，让受试者慢跑作柔韧热身运动五分钟，然后静坐10min，接着作3min持续跑台运动性准备活动(速度8km/h)，受试者戴面罩及安全带上跑台进行正式测试；正式试验采用每分钟递增负荷的方法，三分钟加到8km/h，每分钟增加0.8km/h，9min速度达到12.8km/h后，速度保持不变，以后每分钟增加1%的坡度，直至力竭为止。同时用Polar表监测心率，用心肺功能测试分析仪每10s提供分析VO2、VCO2、VE、呼吸气体交换率(RER)等数据结果。达到最大摄氧量的判断标准为[6—8]:

(1)心率大于或等于180次;

(2)气体交换率大于1.1;

(3)摄氧量随运动强度增加而出现平台(继续运动时，相邻两负荷之间摄氧量的差别在150mL/min以下或2mL/kg/min以下。变化幅度不超过5%);

(4)受试者已发挥最大力量并无力保持规定的负荷即达到力竭，经激励仍无法进行预定负荷。

以上标准满足三个或三个以上即可判断受试者达到最大摄氧量。

测定获取数据为：最大摄氧量(VO2max)、最大摄氧量相对值R-VO2max(VO2max/Wt)、最大摄氧量时心率VO2max-Hr、最大摄氧量时通气量VO2max-VE。

通气无氧阈的确定：VT的测定根据最大摄氧量的实验由通气量(VE)、CO2排出量、心率、呼吸商和吸氧量五个数据的变化确定 VT。

测试时间：与最大摄氧量测试时间一致。

获取数据：无氧阈(VT)、无氧阈的相对值R-VT(VT/Wt)、无氧阈时的心率VT-Hr、无氧阈时的通气量 VT-VE。

跑节省化的测试：参照受试者的最大摄氧量、呼吸商、心率，通过做预实验确定负荷标准。每人适应跑台五分钟，跑台坡度0°，正式试验采用递增负荷方式3min把跑速加到11km/h，持续6min在跑台上跑，使摄氧量处于相对稳定状态，取三分钟较稳定摄氧量的平均值即为跑节省化(RE)。每次测试前都对气体分析仪进行标准气体校对，每次测前提醒受试者热身，且要求前后两次的测试所穿的服装和鞋相同。

测试时间：每天下午2：00—5：00，室温22—24℃；测试地点：天津体育学院人体科学重点实验室。

获取数据为:跑节省化RE、跑节省化相对值R-RE(VO2/Wt)、跑节省化时心率RE-Hr、跑节省化时通气量RE-VE(通气量)。 判定RE标准为：(1)心率低于160次/分；(2) 呼吸商(RQ≤0.95)、每分钟VO2差值不超过100 mL[9]。

1.4.2数理统计法采用SPSS13.0 for Windows统计软件处理数据。计量数据采用t检验和单因素方差分析(方差不齐性时，采用修正的t检验)。本研究采用因子分析的方法，用跑节省化、最大摄氧量对定向越野运动员有氧耐力能力进行评价比较分析。运用SPSS的Factor过程Principal components法做公因子提取。

2 研究结果

2.1 训练对定向越野运动员有氧耐力指标的影响

(1)由表2可以看出，训练使定向越野女子运动员的R-VO2max增加了0.3%，R-RE增加了9.0%，R-VT增加了7.0%(P<0.01);VO2max 、VO2max-Hr、 VO2max-VE未见显著变化(P>0.05)。训练后RE水平显著升高(P<0.01)，RE-Hr显著下降(P<0.01)， RE-VE和VT-RE显著上升(P<0.01)。

表2 训练对跑节省化、无氧阈、最大摄氧量的影响

注:与训练前比较，*P<0.05，**P<0.01。

八周的10km耐力训练后，85.3%的定向越野女子运动员RE水平有下降趋势，其变化范围为1.2%～5.3%。定向越野女子运动员RE下降幅度达到5.0%(P<0.01)，R-RE下降幅度达到9.0%(P<0.01)， RE-Hr下降2.0%(P<0.01);RE-VE下降3.0%(P<0.01)；定向越野女子运动员VT各指标中变化范围为2%～7% VO2max各指标几乎没有变化。

2.2 影响定向越野运动员有氧耐力训练效果的因子分析(见表3、表4)

对影响定向越野有氧耐力的主要公因子进行提取，参与分析的指标有△RE、△R-RE、△RE-Hr、△RE-VE、△VT、△R-VT、△VT-Hr、△VT-VE、△VO2max、△R-VO2max、△VO2max-Hr△VO2max-VE，提取结果如表3所示。

表3 耐力训练前后变化率的因子特征值

从表3可知，综合参考特征值1.0以上的累计贡献率为83.296%。各公因子内按因子载荷(0.60以上)。绝对值大小顺序排列如表4所示。

根据表4公因子包含的指标属性，将第一公因子命名混合因子，第二公因子命名为通气量因子，第三公因子命名为心率因子，第四公因子命名为最大摄氧量因子。各公因子第一个指标为载荷最大的代表性指标，其他排列顺序也按照载荷绝对值大小来决定。

表4 耐力训练前后变化率主要因子载荷

第一公因子与第二、三公因子的贡献率差别不大，而第四公因子的贡献率较小。按主成分的贡献率排序，虽然第一公因子中跑节省化相对值和无氧阈相对值因子载荷相同，但第一公因子中跑节省化因子的因子载荷量明显高于无氧阈因子的载荷量；第二公因子中跑节省化通气量因子载荷最大，其次为通气无氧阈的通气量，最小为最大摄氧量通气量；第三公因子中跑节省化时心率最大；第四公因子中最大摄氧量最大，其次为最大摄氧量的相对值，最小为最大摄氧量时的心率。

3 耐力训练对定向越野运动员的有氧耐力

指标影响比较分析

长期以来，运动生理学家们把最大摄氧量(VO2max)作为衡量人体有氧能力水平的重要指标。尽管世界耐力项目的运动成绩已有大幅度提高，但是长跑运动员的最大摄氧量却增加不多，显然还有其他因素制约着耐力项目运动成绩的提高。VO2max的可训练水平从低水平到中等水平增长明显，但是到了中等水平后再往高水平发展则难度很大。Allor等[10]以未受过专业训练的青春期女少年和女青年为研究对象，结果发现他们的最大摄氧量相似，耐力水平却远低于女青年，最终的解释归因于跑节省化的差异；Krahenbuhl等[11，12]的研究也得出类似结论。有研究认为：最大摄氧量在表达长跑耐力水平上是一个重要指标，但不是决定性指标，其原因为最大摄氧量对运动能力的重要性有赖于个体训练程度。Sjodin和Svendenhag(1985)以一群运动能力各异的运动员为研究对象，发现RE与马拉松比赛运动员的运动能力表现有一定的相关性；实验结果发现，在马拉松成绩相近的运动员中，其个体VO2max的差距明显存在，并且与成绩的线性关系消失[13]。Leena 1999年的实验结果显示，相同的训练对RE与VO2max的改善存在显著不一致，即在VO2max没有明显改变的前提下，5km运动成绩仍可提高，并且与RE的提高呈平行关系[14]。已有研究表明，跑能力明显提高的原因是因为在次最大速度下有一个更低氧耗的结果，即某一特定速度下的稳定时摄氧量与运动成绩具有较高的相关性[15]。无氧阈是指在递增负荷中机体由有氧代谢供能到大量动用无氧代谢供能的转折点[16]。无氧阈产生的前提是肌肉在运动中处于缺氧状态，不可否认“无氧阈”的理论为运动人体科学的发展作出了很大的贡献，并在运动训练及医疗康复中也发挥了积极的作用；随着研究的深入，近年来这一理论的一些基本前提和观点正受到挑战，并且现在关于无氧阈的一些问题的争论仍然没有定论[17]。RE是指在某一特定速度下跑步到稳定状态时的摄氧量[3，18]。对于训练有素的运动员来说，以乳酸阈强度进行训练在获得能力上并不是最佳的刺激[19]。Jones (2006)报告，经过五年的训练，女子马拉松运动员的RE提高了14%[20]；席翼[21]的研究发现：RE在评价普通人群(即训练初期)耐力训练效果方面优于VO2max指标；冷志勇等[22，23]的研究发现：RE在评价耐力训练效果时，优于VT，比VO2max敏感性更明显。跑节省化属于亚极限负荷。在长距离跑的过程中，协调而放松的小步幅和快频率节奏跑技术既能达到能量节省化，又能减少正常速度跑时的氧耗，并能更好地利用肌肉的弹性能量，减少跑步时的速度损失，从而更有效地利用所获得的能量来源，在表达长跑耐力水平时更准确，能更好地评价耐力训练效果。

本研究发现：8周的10km耐力训练后，85.3%的定向越野女子运动员RE水平有下降趋势，其变化范围为1.2%～-5.3% ，RE各指标有非常显著的下降(2%～9%%，P<0.01)，女子运动员VT各指标中变化范围为2%～7%。虽然VT指标也有明显升高，但RE是在有氧状态下得到下降，而VT是接近无氧状态下得到提高；因此RE指标对定向越野女子运动员可训性方面要优于VT、VO2max。

从本研究获取的数据看，第一公因子的贡献率为26.058%，△R-RE和△RE在第一公因子处于相对重要的位置；第二公因子通气量因子的贡献率为23.512%，而△RE-VE的因子载荷处于第一的位置;第三公因子心率因子的贡献率为20.714%，△RE-Hr因子处于首要地位。分析发现跑节省化的相关指标因子载荷最高。综上分析不难发现：RE、VT、 VO2max在评价定向越野女子运动员耐力训练效果方面，RE的相关指标贡献率较大，而且优势明显，具有较高可训性。这就启示我们可以采用不同强度的训练来发展有氧功能的“薄弱环节”，以使各种身体机能均衡发展，从而最有效地提高人体有氧能力；采用RE的强度发展定向越野运动员的有氧耐力，可能会进一步提高运动成绩，应引起重视。

4 结论和建议

(1)为期八周的10km有氧耐力训练(VT强度)能够提高女子定向越野运动员的RE、VT水平，VO2max几乎没有变化。其主要原因可能是由于心搏量小或肌肉氧化能力低造成的。

(2)在评价女子定向越野运动员有氧耐力方面，跑节省化指标可以作为一个很好的指标，具有较高的可训性。

(3)采用跑节省化强度最大限度地发展女子定向越野运动员的有氧耐力，可能会进一步提高运动成绩，应引起重视。

[1] 邱俊，陈文鹤.有氧耐力的测试指标和训练方法新进展[J].体育科研，2009，30(1)：57～61.

[2] Costill DL， Branam G， Eddy D， et al. Determinants of Marathon running success[J]. Int Z Angew Physiol，1971，29(3)：249～254.

[3] Conley D， Krahenbubl G. Running economy and distance running performance of highly trained athletes [J].Med Sci Sports Exere，1980，12(5):357～360.

[4] MIDGLEY AW， MCNAUGHTON LR， JONES AM. Training to enhance the physiological determinants of long-distance running performance：can valid recommendations be given to runners and coacher based on current scientific knowledge?[J].Sports Med ，2007，37(10):857～880.

[5] 席翼，王国军，文立，等.5 000m跑耐力训练对新兵有氧耐力及左心室结构和功能的影响[J].中国运动医学杂志，2007(1):39～44.

[6] 王清.我国优秀运动员竞技能力状态诊断和监测系统的研究与建立[M].北京:人民体育出版社，2004.

[7] 王瑞元.运动生理学[M].北京:人民体育出版社，2002.

[8] 曲绵域，于长隆.实用运动医学[M].北京:北京大学医学出版社，2004.

[9] McMiken D， Daniels J. Aerobic requirements and maximum aerobic power in treadmill and track running[J].Eur J Appl Physiol，1975(34):121～130.

[10] Allor KM， Pivarnik JM， Sam LJ， et al. Treadmill economy in girls and women matched for height and weight[J]. J Appl Physiol. 2000;89(2):512～516.

[11] Krahenbuhl G， Morgan D， Pangrazi R. Longitudinal changes in distance-running performance of young males[J]. Int J Sports Med. 1989;10(2):92～96.

[12] Kloyiam S， Breen S， Jakeman P， et al. Soccer-specific endurance and running economy in soccer players with cerebral palsy[J]. Adapt Phys Activ Q. 2011;28(4):354～367.

[13] Sjodin B. Applied physiology of marathon running [J]. Sports Med， 1985， 2(2):83～99.

[14] Leena P， Keijo H， Ismo H， et al. Explosive-strength raining improves 5 - km running time by improving running economy and muscle power[J]. Appl Physiol，1999(86):1527～1533.

[15] Daniels J， Oldridge N， Nagle F， et al. Differences and changes in VO2among young runners 10 to 18 years of age[J]. Med Sci Sports，1978(10):200～203.

[16] 杨锡让.实用运动生理学[M].北京:北京体育大学出版社，1994.

[17] 洪长青，邓树勋.无氧阈理论中的几个问题[J].体育学刊，1997(9):157～158.

[18] Conley D， Krahenbul G， Burkett L， et al. Following Steve Cott: Physiological Changes Accompanying Training [J].Phys Sports Med，1984(12):103～106.

[19] Kindermann W， Simon G， Keul J. The significance ofthe aerobic anaerobic transition for the determination of work load intensities during endurance training[J]. Eur J Appl Physiol， 1979(42):25～34.

[20] Jones AM. The physiology of the world record holder for the wom-en's marathon[J]. Int JSports Sci Coaching，2006(1):101～116.

[21] 席翼，张得保，王国军，等.跑节省化评价有氧耐力及其训练效果实验研究[J].中国运动医学杂志，2008，27(1):15～19.

[22] 冷志勇，于林竹，王国军，等.跑节省化(RE)和最大摄氧量评价耐力训练效果的比较研究[J].山东体育学院学报，2008，24(1)：47～49.

[23] 冷志勇，霍晓敏，李梅，等.跑节省化(RE)和无氧阈评价耐力训练效果的比较研究[J].首都体育学院学报，2012，24(2)：181～183.