青少年短跑运动员选材指标的研究综述

孙立冰 李庆 刘静民 曹春梅

（1.天津体育学院 天津 301617；2.清华大学 北京 100084）

1、研究目的

本文通过对国内外相关文献的梳理，围绕青少年短跑运动员的各项指标与专项成绩之间的关系展开分析，剖析不同选材指标在我国青少年短跑运动员选材过程中的应用，旨在为我国短跑运动员选材工作提供理论基础，为科学、全面地评价我国青少年短跑运动员的选材指标特征提供支持。

2、研究方法

通过中国知网、万方数据库等查阅中文文献，利用Elsevier Science Direct全文数据库、Web of Science平台等途径检索和查找有关青少年选材、短跑选材、选材指标对短跑成绩影响等方面的文献资料，对文献资料进行深入理解把握、梳理和总结。

3、研究结果

3.1、身体形态指标在短跑选材中的重要作用

根据前人的研究，不同短跑运动员之间的身高（1.57至1.90m）和体重（63-90kg）差异较大，且下肢长度相对较长的运动员在取得高水平运动成绩方面占有很大的优势。Ashe在1993年的研究中提到，非洲裔运动员在100、200、400米以及跳远等项目中占有很大的优势，大多数田径项目的记录都由他们所保持，这也印证了Eveleth和Tanner在1976年的研究结果。他们认为，身体形态和腿部结构对于短跑至关重要，四肢较长恰恰就是非洲裔选手的形态特征。Čoh等人为研究身体形态指标对优秀短跑运动员的重要性，选取24名100米成绩在10.21-11.19秒之间的短跑运动员，按运动成绩将其分为两组，分别对其身高、体重、腿长、大腿围度、小腿围度、肩宽、骨盆宽度、膝关节围度、踝关节围度等指标进行测量。结果显示，他们认为，身体形态特征并不是决定100米运动成绩的重要因素。但同时，也有学者认为大腿围度与100米成绩之间具有相关性。我国研究学者选取北京奥运会100、200和400米男、女排名前6的运动员以从选材学的角度探索身高对短跑运动员成绩的影响。他们认为，身高、体重等身体形态指标并不是决定比赛成绩的关键因素，仅能够作为参考应用到选材的初级阶段。

众所周知，伸膝肌和跖屈肌的肌肉功能和大小在走路和跑动过程中十分重要。实际上，一部分前人的研究表明伸膝肌肉产生力量的能力在短跑运动中起主要作用，另一部分研究则认为短跑运动员伸膝肌和跖屈肌肉的大小（重量、横截面积、厚度等）更为重要。Kubo等人为了验证上述关系，选取15名百米成绩在10.58s至10.98秒之间的运动员以及15名非运动员（年龄、身高和四肢长度与运动员组相似），分别测试2组受试者伸膝肌和跖屈肌的肌肉围度、肌腱厚度、肌腱长度等指标。结果显示，短跑运动员伸膝肌的肌肉围度、肌腱厚度及长度和跖屈肌围度、肌腱厚度等指标均明显高于非运动员，说明上述指标与短跑运动成绩高度相关。

一部分对比性的功能形态研究结果显示，足部和踝关节的骨骼结构结合肌肉力臂可作为跑动速度的决定性因素。Abe等通过研究优秀短跑运动员的解剖结构，认为短跑运动员与非短跑运动员之间存在的较明显的解剖结构特征，且骨骼肌肉形态指标与短跑能力之间具有一定的相关关系。Kumagai等认为肌肉的肌束长度与短跑成绩正相关。事实上，较长的肌肉纤维具有更多的肌小节，因此在某一肌肉固定收缩速度的前提下，较长肌纤维中个体肌小节缩短的速度较慢，这样长肌纤维中的每一个肌小节的收缩活动近似于等长收缩，因此根据力量-速度的关系就能够产生更多的力量。

Scholz等人利用数学模型以解释跟腱的短力臂是如何通过增加弹性势能储备而减少新陈代谢能量消耗的。他们认为，跑动过程中的跟腱力臂和能量消耗之间存在非常紧密的相关关系。

我国学者王港研究了骨盆、大腿长度和足长对短跑能力的影响。研究表明，相对骨盆较窄和大腿长度较短的运动员，其腿部摆动速度较快、骨盆运动幅度较大，使得步长相对较长，从而跑动速度较快；此外，足长相对较短的运动员，支撑腿形成的后蹬角度相对较小，能够增加移动时的水平位移。

3.2、运动学指标在选材中的重要作用

从生物力学的角度来讲，最大短跑速度取决于运动员的步频和步长。这两种因素之间存在负相关的关系，即当步频或步长增加时可提高短跑速度，但另一种因素并不成比例地增加或相应减小。因此为了提高最大速度，可有以下3种方式：（1）增加步长的同时步频不变；（2）提高步频的的同时步长不变；（3）增加步长的同时提高步频。能够影响步频和步长的因素有很多，包括肌肉结构、跑动技术、速度力量和肌肉-肌腱弹性等。

短跑成绩取决于以下4个时相的统合：起跑（反应时间+脚蹬起跑器）、开始加速、保持最大速度、减速。从生物力学的角度看，步长、频率、触地时间（Contact Time）和腾空时间（Flight Time）均在上述时相中发生改变。

很多学者都认为，跑动过程中的触地时相（Contact Phase）是短跑过程结构中最重要的生物力学指标。有研究表明，与十项全能运动员相比，优秀的短跑运动员能够在较短的触地时间内产生较大的触地力度（Ground Force）。如果运动员的水平速度较快时，可表明其相应的触地时间较短。在一定的最大速度时，短跑跑动过程中的触地时相取决于步频、步长和短跑成绩。

但是，在日常训练中并未有效利用触地时间作为训练质量的指标，这是由于对于触地时间及其变化的相关数据收集较繁琐，采用诊断性仪器（底部接触传感器、触地板或高速摄像机等）对触地时间进行测量不仅需要一定的仪器设备，还需要花费较长的时间。但仅仅测量短跑成绩或平均速度在很大程度上限制了对运动员的训练质量检测及选材工作，因为在相同短跑成绩的不同运动员中，其触地时间和腾空时间的比例分配可能不同，步频和步长之间的关系也可能不同。

3.3、机能素质指标在选材中的重要作用

3.3.1、反应能力

短跑运动中起跑的有效性是决定最终成绩的因素之一。起跑的反应时间通常为发令枪响至运动员双脚离开起跑器的时间。根据Harland和Steele的研究，起跑时间约占100米短跑的5%。除了生物力学和生理因素外，在准备和跑动过程中信息处理的有效性能够对复杂任务的完成产生一定影响，而这些任务恰恰需要人体能够对信号做出快速反应以及对若干效应器进行良好地协调。Dostal、Moravec等人对起跑反应时的研究认为，女性短跑运动员的平均反应时间长于男性短跑运动员；反应时的长短与短跑的运动水平不具有相关关系。也就是说，例如加速、最大速度等其他因素在决定短跑成绩方面起着更为重要的作用。

有学者认为，在不同项目的运动员选材工作中，对于反应时的测试环节常常被忽视。反应时较快的运动员，可能具有以下潜在的特质：专注力和警觉性较高；肌肉协调能力较好；完成运动任务的准确性较高；心理压力相对较低；疲劳的产生相对延迟以及体内酶活性较高；思维与机体的生理联系更为紧密，这与较高的个人运动表现息息相关。

3.3.2、下肢爆发力

在众多体育项目中，有很多都需要依赖于爆发力，例如短跑、举重、跳跃、投掷等。这些运动均需要对运动员的身体素质能力进行测量。研究表明，下肢肌肉爆发力也是决定短跑成绩的重要因素之一。Chelly和Denis发现，腿部力量与最大跑动速度高度相关。理论上，奥运短跑选手的最大力量输出约为4400，例如一名体重为70kg的短跑运动员，其相对的力量输出约为60W/kg。教练们希望测量方法应用起来尽量简单，能够在实际训练中便于操作。在上述运动项目中，运动表现对于最大功率输出（Peak Power Output，PPO）的要求非常高。有研究表明，短跑项目运动员的纵跳高度能力和最大功率输出之间具有显著的相关性关系。

一部分前人的研究结果显示，可以利用Optojump测试（Optojump Test，OJT）和5次跳跃测试（5-jump Test，5JT）对不同项目运动员的最大功率输出进行评估。虽然5次跳跃测试能够在大体上对下肢爆发力进行测量，但受试者的体重和下肢长度能够明显对测试成绩产生影响。因此，选用Optojump测试更为有效。Davies和Young的研究表明，在纵跳高度板上推动力产生过程中的最大功率输出与纵跳高度高度具有相关关系。Lehance等人在对最大功率输出和Optojumo力量输出之间的关系进行研究时，发现采用Optojump方法分析下肢爆发力是十分准确的。Castagna等人也认为在场地条件下Optojump能够有效用于检测运动员的纵跳高度能力。

3.4、睾酮

我国学者在短跑教练员训练班有关专题讨论的总结中，提到应从生理学的角度来分析短跑运动员的特点，认为在短跑运动员的训练中应注重对中枢神经系统兴奋性以及肌肉快速收缩能力的训练。100米和200米主要应提高非乳酸能无氧代谢能力（三磷酸腺苷、磷酸肌酸的分解）和注重监测睾酮激素的分泌。发展短跑运动员要符合生理生化的特点，才能取得显著的效果。发展身体训练，应该遵循全面发展，突出重点，比例协调，要符合运动员的动作结构和个人特点的原则来进行训练。

很多学者针对睾酮的作用展开了研究，证实睾酮能够促进葡萄糖至糖原的合成、血红蛋白以及肌肉中蛋白质的生成，从而提高耐力、爆发力等项目的运动成绩。Griggs的研究表明，持续12周每周3mg/kg的睾酮补给能够使蛋白合成增加27%、肌肉重量增加20%。Bhasin等人的研究结果显示，持续10周每周600米g的睾酮补给能够增加6.1±0.6kg去脂体重、增加肱三头肌（501mm2）和股四头肌（1174 mm2）的围度，此外在卧推和负重深蹲时，负重力量分别增加22kg和38kg。上述两项研究均证实了外源性类固醇供给增加肌肉动员兴奋性从而增加肌肉力量的可能性。

Storer等人也对睾酮与肌肉力量之间的关系进行了研究，发现腿部爆发力与总睾酮水平（r=0.38，P=0.007）和游离睾酮水平（r=0.35，P=0.015）显著相关，他们认为睾酮能够显著增加腿部肌肉爆发力，其与血清总睾酮和游离睾酮水平分别呈线性正相关关系，肌肉力量和爆发力的提高均依赖于体内循环中睾酮水平的增加。此外，睾酮还能作用于人体大脑内的其他物质，以提高比赛时的动机和竞争心理。Bosco的研究发现，例如短跑项目等爆发型运动员的基础睾酮水平高于其他项目运动员，而越野滑雪等耐力项目运动员的睾酮水平最低。

近年来，大多数学者都认为基础睾酮水平与爆发力的产生密切相关，能够作为预测短跑、跳跃和投掷等项目的变量之一。以ATP-CP供能为主的速度、爆发型项目的运动员，其血睾酮水平明显高于其他项目的运动员。血睾酮水平越高，力量速度素质越好。短跑项目属于典型的无氧代谢供能，对体内糖原的储备水平要求较高。当运动员血清睾酮处于高水平时，机体合成代谢过程加强，在运动时能够较快地提供能量。从运动生物化学角度来看，睾酮能够对青少年短跑运动员的发育及运动能力产生直接影响。因此，血清睾酮对于运动选材有十分重要的意义，尤其对于短跑、投掷、跳跃等以ATP-CP供能为主的项目来说，血清睾酮应作为青少年选材工作的重要指标之一。

4、结论与建议

经过国内外诸多学者多年以来对选材方面的研究和分析不难看出，形态学、运动学、机能素质、睾酮等指标已广泛应用于青少年短跑运动员的选材工作中，但目前我国并没有统一的选材指标体系和标准，这也为今后相关领域的研究工作提供了方向。建议今后在我国青少年短跑运动员的选材工作中应该注意以下几点：（1）扩大人群选材和推广，应该把选材重心放到中小学的校园中，让更多中小学生去认识和了解短跑运动；（2）注重遗传因素对青少年短跑运动员培养的重要性；（3）在选材过程中强调身体形态、运动学、机能素质、生理生化等多重指标的综合评价；（4）扩大选材指标的层面，可结合气质类型、心理特征等指标进行青少年短跑运动员的科学选拔。