我国青少年足球比赛心率特征研究

周 昊，张 静



我国青少年足球比赛心率特征研究

周 昊，张 静

深圳大学，广东 深圳，518060。

旨在剖析青少年足球比赛过程中，运动员全面具体的心率特征；运用MT-sports足球助教足球比赛监控系统对参加2016年中体协在武汉主办的全国中学生足球锦标赛的比赛运动员进行心率监控；通过研究分析发现：（1）青少年足球比赛负荷为75%HRmax-90%HRmax的时间比例达到总比赛时间的67%；（2）上半场的比赛平均心率与比赛平均负荷显著高于下半场；（3）边前卫的负荷主体主集中在大于85%HRmax区间内，其他位置球员负荷量主体主要集中在75%-90%HRmax这个区间内；（4）足球比赛的跑动负荷和心率负荷存在不对应的关系；不同的间歇性活动行为对心率的具体和细微的影响还有待进一步研究。根据对研究结果的分析，提出了一些有助于发展青少年足球活动能力的建议。

青少年；足球；心率；特征；监控

越来越多的先进的科学仪器用于足球比赛的负荷监控，旨在分析评价运动员的体能状况和疲劳水平[1]。从运动生理的角度出发，研究运动员比赛中的高强度负荷是很有必要的，研究方法通常包括摄氧量、血乳酸和心率；而在比赛和训练中对运动生理负荷的监控和研究，心率是操作性最强，最有效的研究指标[2-4]。

国外专家学者普遍应用如time-motion监控软件和GPS分析软件，对足球比赛负荷进行研究分析发现，在足球比赛中，运动员的比赛负荷在大部分时间段都为80-90%HRmax[5-9]。

青少年的足球比赛研究是近些年研究的一大趋势，但是在国内相关研究中还是相对较少。本研究对青少年足球比赛过程中的心率特征进行研究；分析不同负荷强度区间的时间分布；以及不同位置的心率特征比较；全面，系统了解青少年的足球比赛心率特点，为提高运动员身体机能；提高抗疲劳水平；降低运动损伤；提高比赛质量提供科学依据。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

参加2016年中体协在武汉主办的全国中学生（高中生）足球锦标赛打满全场的比赛运动员的速度和心率数据为研究对象，其中前锋3人，中前卫5人，中后卫9人，边前卫3人，边后卫7人，共计27人（详情见下表）。

表1 研究对象详情一览表

1.2 研究方法

1.2.1 实验观察法 运用北京动量科技有限公司生产的MT-sports足球助教足球比赛监控系统对青少年足球比赛监控。（1）简介 MT-sports采用可穿戴技术、传感器技术、生物识别技术、GPS定位技术、无线传输技术及大数据分析处理技术。并结合数据滤波、数据分析、规则验证相结合的方法，对足球运动员比赛和训练过程中的心率、速度、加速度、位移曲线等数据进行监控。（2）操作方法专门的比赛监控团队负责对比赛的监控，运动员通过穿戴内置运动背心和心率传感器，将比赛实时的速度和心率数据传至场边基站，再将数据发回到数据分析软件，直至统计完整场的比赛数据。将生成的实时比赛速度和心率数据进行整理和筛选，将准确，无缺失数据作为本研究的数据来源。

1.2.2 数理统计法 用EXCEL对相关数据进行存储和整理，运用SPSS22.0数据统计软件对数据进行统计学处理，主要包括平均数、标准差等指标的描述性统计及T检验、方差分析，统计学意义设置在P<0.05。

2 结果与分析

2.1 心率特征分析

2.1.1 心率评价标准的制定 心率评定运动强度主要有两种方法；一种是分析观测到的平均运动心率或者是心率区间的时间百分比的绝对值[10-11]。但是这种方法存在一定的缺陷，就是在运动员中安静心率和最高心率是不同的，只能用于整体心率特征分析[12]。现在对职业比赛和业余比赛最常用的一种方法就是根据最大心率区间的百分比进行负荷评价[13]。很多国内外关于心率的研究中用心率计算运动强度的方法是：平均运动强度=平均心率/最高心率x100%，这种方法在一定程度上减少了运动员心率个体差异对评价结果的影响。本文在对比赛平均心率和比赛最高心率进行比较时，采用了相同的方法：

比赛平均运动强度=比赛平均心率/个人最高心率×100%

比赛最高运动强度=比赛最高心率/个人最高心率×100%

2.1.2 最高心率及心率区间的确定 最高心率采用国内外通用的Fox公式，即最高心率=220-年龄[14]。

本文根据国内外的研究成果和研究的需要，将心率区间划分成<75%HRmax；75%-85%HRmax；85%-90%HRmax；≧90%HRmax四种类型。根据研究的需要和国内外研究的经验，主要从青少年足球比赛整体的；上下半场的与不同位置的比赛平均心率、比赛最高心率、比赛平均负荷和最高负荷、不同最大心率区间的时间百分比以及速度特征等方面进行研究分析。

2.1.3 青少年全场比赛心率特征分析

表2 比赛心率及负荷强度概况表

表3 不同负荷区间时间比例及平均速度概况表

从表2和表3中我们可以看出，青少年足球运动员在比赛中的平均运动强度负荷和比赛最高运动强度负荷分别为最大心率的82.8±4.0%和94.9±3.9%，而在小于75%HRmax；75%-85%HRmax；85%-90%HRmax；大于90%HRmax四个心率区间内，心率占总比赛时间的百分比分别为15.7±11.2%；41.8±13.7%；25.5±8.4%；17.0±16.9%。小于85%HRmax的时间占总时间比例达到了57.5%；在四个心率区间内，平均速度都在1.5m/s，速度最快的心率区间为75%-90%HRmax区间。

2.1.4 不同半场心率特征分析 通过图2和图3我们可以看出，无论在比赛平均心率、最高心率还是比赛平均负荷、最高负荷这几方面，上半场都超过了下半场；其中上半场比赛平均心率和比赛平均负荷显著（P<0.05）超出下半场（172bpm VS 161bpm和84.8%HRmax VS 80.7%HRmax）；上下半场除了在75%-85%最大心率这个区间，其余三个区间心率占总时间的百分比都存在显著的差异（P<0.05），其中，小于75%最大心率的时间下半场比上半场多出了将近58%；而大于90%最大心率内的时间，上半场比下半场多出54%，这说明上半场的体能优势更加明显；上半场在75%-90%最大心率这个区间里，平均速度都超过了1.8m/s，显著的（P<0.05）优于下半场的1.6m/s，在相同的运动负荷里，上半场比下半场的速度优势更加明显。

图1 不同半场运动心率特征概况图

注：*表示上下半场存在显著差异（P<0.05）

图2 上下半场不同心率区间时间比例及速度概况图

注：T1、T2、T3、T4分别代表<75%HRmax；75%-85%HRmax；85%-90%HRmax；≧90%HRmax四种区间的时间比例（下同）；V1、V2、V3、V4分别代表<75%HRmax；75%-85%HRmax；85%-90%HRmax；≧90%HRmax四种区间的平均速度（下同）；*表示上下半场存在显著差异（P<0.05）

2.1.5 不同位置运动员心率特征分析

表4 不同位置比赛心率及负荷强度概况表

注：图中的符号表示事后多重比较的显著性，P<0.05.其中，*表示中前卫与边前卫之间的比较，○则表示中后卫与边前卫之间的比较。

通过对不同位置的运动员的研究，我们发现（见表4和表5）比赛平均心率最高的为边前卫，但是平均心率受个人最高心率的影响；在比赛的平均负荷方面，最高的为边前卫队员达到了最大心率的86.9±7.2%，而最少的则是中后卫，只有80.7±3.1%HRmax，二者存在显著（p<0.05）差异，相差6%，前锋与边后卫的比赛平均负荷比较接近；比赛中最高负荷也是边前卫队员，最少的则是中前卫队员，两者存在显著（P<0.05）差异；在小于75%最大心率区间里，时间比例最大的是中后卫球员，最小的是前锋，但是五个位置上不存在统计学上的显著差异（P>0.05）；在75%-85%最大心率区间内，时间比例最大的为中前卫和中后卫球员，达到了48%；二者显著（P<0.05）超过最少的边前卫球员；在85%-90%最大心率区间内，时间比例最多的三个为中前卫、前锋和边后卫，都在27%以上，显著（P<0.05）超过最少的中后卫球员（19.3%±9.4%），在大于90%HRmax区间里，两个边路活动的主体（边前卫和边后卫）的时间比例最大，分别为39.6±31.5%和24.4±21.0%；二者都显著（P<0.05）的多于最少的中前卫（3.9±3.1%），第二少的为中后卫球员，也显著（P<0.05）少于边前卫。在五个位置中，前锋、中前卫、中后卫和边前卫球员的负荷量主体主要集中在75%-90%最大心率这个区间内，时间比例占到了比赛时间的64%-79%；但是边前卫球员由于位置的特殊性和功能的多样性，他的负荷主体主集中在大于85%最大心率区间内，占到了比赛时间的65%左右，其中大于90%最大心率的负荷区间时间比例达到了39.6%，大于前锋和中前卫以及中后卫三者之和；通过四个区间内时间百分比的标准差可以看出，个体之间还是存在一定的差距。在四种负荷区间内的平均速度方面；小于75%最大心率区间内，速度优势最明显的为中前卫和边前卫球员，超过了1.8m/s，显著（P<0.05）优于前锋队员（1.3±0.4m/s）；在75%-85%最大心率阶段，平均速度最小的为前锋队员和中前卫，中后卫、边前卫和边后卫三者的差别不大；在大于90%最大心率区间内，边后卫的速度最快，达到了1.7±0.1m/s；在统计学意义上显著（P<0.05）超过最少的中后卫球员（1.2±0.6m/s）。速度，是足球比赛的保障，如何在相同的比赛负荷下发挥更快的速度，这也是在训练中应该注意的地方。

表5 不同位置心率区间的时间百分比与平均速度概况表

2.2 间歇性行为特征与心率变化关系探讨

足球比赛负荷主要由内部负荷和外部负荷构成，外部负荷的变化总是对应一定的内部负荷的变化。足球比赛跑动是最主要的外部负荷，内部负荷主要的表现为心率负荷；国外学者Woolford，S和 Angove，M在早些年就提出高强度负荷为>85%HRmax；中等负荷强度为65%HRmax-85%HRmax；低强度负荷为≦65%HRmax[15]。根据内外负荷相互对应的关系，建立表6；探讨足球间歇性行为与心率变化的关系。

表6 外部负荷与心率负荷时间对照表

如表6所示，不同负荷间歇的活动时间与外部的心率负荷并不存在对应的关系，反而呈现出反比的关系。在表6中，高强度负荷的跑动时间在130s左右，但是，心率表现出来的内部高强度负荷达到了2000s；低强度跑动的时间达到了4050s，但是运动员心率负荷表现出来的低强度负荷仅仅只有83s。是什么导致了这一原因？赵刚、刘丹在《足球比赛负荷构成与度量研究》一文中提到，心率增加往往是在大强度负荷后延迟出现；运动员在完成一次运动承受了一定的负荷后，在运动结束后的间歇时间或慢速运动形态时心率逐渐增加，还没有明显回落到正常水平时就要完成下一次技战术行为[16]。由于长时间的低强度跑动是间歇性进行的，心率负荷不可能得到充分的恢复，加上心率平台期的影响，所以出现长时间的低强度负荷跑动对应了短时间的心率内部负荷。

心率负荷的变化往往具有滞后性；从表6中可以看出，在进行一段时间的中高等强度活动以后，心率的上升则表现在了中高等强度停止后的走动阶段；瞬时的跑动速度并不对应及时的心率。在很多的研究当中，都忽略了心率的平台期与滞后问题，那么，在研究当中，如何看待间歇性的活动特征与心率变化的关系？比如，在足球比赛过程中，5s的冲刺跑动之后心率上升了多少；在10s的走动，心率恢复了多少；还比如不同间歇形式的组合又会给心率负荷造成什么样的影响等等。通过查阅国内外相关文献发现，在这方面的研究还是空白。

随着科技的进步和科学化研究的深入，间歇性行为特征与心率变化的具体关系也会得到证实，这不仅仅有利于更加科学的训练，提高比赛水平；也有利于促进运动员的恢复机制、能量节省化、降低疲劳和运动损伤等方面的研究的深入，更好服务于日常训练和比赛。

表7 部分数据监测统计表

3 结论与建议

3.1 结 论

（1）青少年足球运动员比赛最高运动强度约为个人最高心率的95%。其中可以看出，足球比赛是以中高等强度为主的比赛项目，75%HRmax-90%HRmax负荷强度区间占总比赛时间的67%

（2）边前卫队员在比赛中的平均负荷和最高负荷均比其他位置球员要高，且运动强度大于90%HRmax的时间比例达到了39.6%，超过了前锋、中后卫和中前卫三者之和。

（3）前锋、中前卫、中后卫和边前卫球员的负荷量主体主要集中在75%-90%HRmax这个区间内，时间比例占到了比赛时间的64%-79%；边前卫的负荷主体主集中在大于85%HRmax区间内。

（4）上半场的比赛平均心率与比赛平均负荷显著高于下半场，负荷在75%HRmax和75%-85%HRmax区间内的时间时间比例，下半场高于上半场。

（5）足球比赛的跑动负荷和心率负荷存在不对应的关系；不同的间歇性活动行为对心率的具体和细微的影响还有待进一步研究。

3.2 建 议

（1）青少年时期正处于身体各项素质发展的关键时期，因此，在日常训练中，要注意发展青少年的各种能力和各项素质，全面提高队员的体能储备，很好的适应长时间、快节奏、强对抗的足球比赛特点。

（2）不同位置的队员在比赛当中扮演着不同的角色，在体能上面也要有不同的要求。因此，在日常训练中，在全面发展的基础上，有针对性的提高不同位置的体能需求，很好的发挥比赛中的角色作用。

（3）足球比赛是有很多个间歇时间段组成，在训练当中，要着重发展青少年队员的间歇性活动的能力，增强各种素质，提高在间歇活动中质量，保证比赛流畅的进行，而不至于导致脱节。

（4）青少年足球训练当中要体现先进性和科学性。采取科学的监控手段，科学的训练手段，以赛促练与以练促赛相结合；形成以监控为基础；比赛训练为关键；反馈为机制的系统发展。

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Research on Heart Rate Features of Chinese Youth Football Match

ZHOU Hao, ZHANG Jing

Shenzhen University, Shenzhen Guangdong, 518060, China.

In order to analyse youth football competition process, specific and comprehensive characteristics of athletes' heart rate; the use of MT-sports assistant football football monitoring system in 2016 to participate in sports associations in Wuhan sponsored by the national high school football tournament athletes heart rate monitoring; through the study found:（1）youth football game for 75%HRmax -90%HRmax to load the proportion of time the total game time 67%;（2）the average heart rate and the average load of the game the game in the first half was significantly higher than that in the second half;（3）the main load winger in more than 85% HRmax range, other position players load body mainly concentrated in the range of 75%-90%HRmax;（4）there does not correspond to the football game running load and load rate; intermittent activity of different heart rate specific and subtle influence Need further study.According to the analysis of the research results, some suggestions are put forward to help teenagers develop their football activities.

Youth; Football; Heart rate; Features; Monitoring

1007―6891（2018）04―0029―05

10.13932/j.cnki.sctykx.2018.04.08

G804.22

A

2018-04-24

2018-04-25