女子足球运动员在比赛中心率和血乳酸浓度变化研究

鞠 峰

心率作为了解人体心血管系统功能的最简单易行的指标，对于监控运动员身体机能水平、能量代谢状况、训练强度以及训练后身体机能恢复程度均有一定的参考价值。[1]心率是反映体内代谢较灵敏的生理指标，它具有实用、简便等特点，在运动实践中能充当一个非常重要的角色，可以综合反应运动时体内的生理状况，也可以反映训练和比赛时的运动强度，因此如何科学的利用心率变化情况进行体育教学是十分重要的，也是十分必要的。[2]随着女子足球比赛节奏加快，必然导致乳酸过多积累的现象。当血液中的乳酸浓度上升到一定的水平时，会对运动员的比赛实力产生不利的影响，所以有氧能力越好的运动员运动持续能力就越高。因此，有氧能力优秀的运动员在比赛初期所发挥的体力以及比赛实力可以维持到比赛的后半部分。足球项目的比赛，根据运动员的位置，运动强度有着很大的差异。随着女子足球比赛向着全攻全守方向的发展，进攻队员尤其是中锋比起其他位置的运动员，在比赛期间要花更多的时间用在激烈的身体运动上。因此在实际的足球比赛中观察各个位置所需要的体力，来确认个性化的训练程序的适合性和必要性显得尤为重要。本研究通过在比赛中测定女子足球运动员的血液乳酸浓度和心率，研究分析在实际比赛情况下不同位置运动员的运动强度，为女足提出科学合理的训练计划。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

本研究是将江苏女子足球运动员8人为研究对象。将研究对象根据各自所负责的位置进行了分类，前锋3人、中锋3人以及后卫2人。除了比赛期间的心率以及血液乳酸浓度变化以外，还调查了被试者的身高、体重、最大氧气摄入量以及最大心率等。

1.1.1 测试方法

最大氧气摄入量和最大心率是用跑步机在实验室内测定。运动开始时的跑步机速度是80m/分钟，倾斜度是5%。运动开始后每隔2分钟将跑步机的速度增加20m/分钟，直到被试者表示无法再继续进行运动时实验结束。跑步机运动期间的呼气气体成分以及呼吸量是使用功率血氧监测仪(Ergo-Ox screen)来测定，通过与监测仪相连接的计算机(AppleⅡ)，每隔30秒钟进行一次氧气摄入量、呼吸量、呼吸交换率的分析。跑步机运动期间的心率也是每30秒进行一次测定。

1.1.2 测试过程

为了测定在比赛中的心率和血液乳酸浓度，采集了江苏女子足球队2次足球比赛的样本，每场比赛选择4个运动员为测定对象，全程测定时间是上·下半场90分钟。第二次比赛是在第一次比赛进行的3天后进行，且比赛开始时间相同(下午3点)。比赛中的心率测定使用了Polar心率测定仪，将佩戴在运动员手腕上的Polar手表设定为每15秒计入一次心率值。Polar手表中计入的心率在比赛结束后转入到研究人员的记录纸中。

1.1.3 测试手段

乳酸浓度是在上·下半场的比赛开始前，比赛进行中每隔10分钟，以及前·后半场比赛结束后测定。比赛期间将被试者运动员1人叫到边界线之外进行测定(全部测定次数是每个运动员10次)。采血的位置是手指，为了消除频繁采血给运动员带来的不便，将3、4个手指为采血对象轮流采血。

1.1.4 数据处理

本研究所获得的数据中，体重、身高、最大心率、最大氧气摄入量等是用平均值和标准差，而比赛期间的血液乳酸浓度、心率，还有心率/最大心率的%是用3×2×4(位置，前后半场，测定时间)方差分析(ANOVA)进行统计处理。

2 研究结果

2.1 身高，体重，身体脂肪比例，最大心率，最大氧气摄入量

表1表示的是被试者们的身高、体重、最大心率以及最大氧气摄入量的测定结果。将这些运动员的身高和体重与文献中出现的阿根廷女子足球运动员进行了比较，结果是身高相似(161-174cm)，但是体重较小(59.0-72.0kg)。

表1 8名被试者的体重，最大心率，最大氧气摄入量一览表

被试者们的最大心率范围和平均值与阿根廷女子足球运动员的几乎相同。被试者们的最大氧气摄入量与文献中报告世界级运动员水平相似，但是与世界顶级强队阿根廷(60ml/kg·分)比较是有着差异的。

2.2 血液乳酸浓度变化

表2所示的是比赛期间的血液乳酸浓度。可见，根据运动员的位置在比赛中的乳酸浓度有着很大的差异。本研究中，中锋和前锋在前、后半场的相应时间里，在高于乳酸阈值(4mmol)的运动强度进行的比赛。

中锋运动员中5号被试者在前·后半场相当一部分时间里血液乳酸浓度在乳酸阈值之上，在两次的测定中几乎接近6mmol，其他两名中锋运动员也处于较高的血液乳酸浓度。说明前锋在比赛中根据身体活动，乳酸浓度以相当大的幅度变化。与此相反，后卫运动员在全场比赛中几乎没有发生乳酸积累现象。

表2 比赛期间运动员的血液乳酸浓度对照表

对表2中的数据进行3×2×4(位置×前后半场×测定时间；10，20，30，35分)方差分析，运动员的位置之间有着显著性的差异(p<0.5)，但是前·后半场、比赛时间的变化以及这些因素之间的相互作用中没有显著性的差异。

表3是将表2中的测定值根据运动员的位置分为前·后半场求得平均值的结果。中锋在前·后半场有着较高的血液乳酸浓度，并且和后卫有着差异。前锋们在前半场的乳酸浓度有着若干上升的倾向。这表明着在前半场进行了相当高强度的身体活动。前锋在后半场乳酸浓度下降和体力消耗导致的运动强度低下以及比赛的胜败有关。[3]这被推测是两场比赛都在后半场获得了胜利，因此前锋的积极性出现了若干减弱导致的。

表3 不同位置的被试者前·后半场

2.3 比赛期间的心率变化

表4所示的是用Polar心率测定器测定整场比赛中运动员的心率。8名运动员中，2名中锋和1名前锋比起其他运动员有着明显不同程度的心率上升现象。与此相反，1名后卫的心率维持着相当低的水平。

表4是比赛期间的心率以5分钟为单位取得平均的值。ANOVA分析的结果是，前后半场之间有着显著性差异(p<0.5)，但是不同位置和比赛时间之间并没有显著性的差异(前后半场的心率平均值分别为154次和150.5次)。后半场的心率比前半场的要低。正如乳酸浓度高体力消耗导致的运动强度的低下，以及比赛的胜负已经决定，所以运动员在后半场以消极性的情绪进行比赛所导致的。

将各个运动员的平均心率换算成最大心率的百分比之后，进行ANOVA分析的结果也和平均心率的情况相似，只在上下半场半场之间有着显著性差异(p<0.05；78.9% vs 77%)(表5)。

表4 比赛期间运动员的平均心率一览表(5分钟为单位的平均值；次/分)

表5 比赛期间心率以最大心率的百分比表示出的值(%)

表6 被试者前·后半场平均心率(次/分)和最大心率百分比(%)一览表

表6是运动员的前·后半场全场的平均心率表示为最大心率的百分比的换算结果。数据中较为特别的是4号被试者，比起其他中锋其平均心率较低(前半场时有着近乎10%的差异)。这可能是4号被试者比其他两名运动员有着相当高的最大氧气摄入能力(61.2对50.2和54.9ml/kg·分)。即，进行同样的运动，对最大氧气摄入量更高的人来说，这样的运动量属于相对较低水平的运动负荷，在进行了活跃的身体运动之后其恢复也会更加快。

表7 不同位置的被试者们前·后半场最大心率百分比(%)

表7所示的是不同位置的运动员在比赛中的平均/最大心率百分比的换算结果。与不同位置的血液乳酸浓度水平情况相同，后卫在比赛中的平均心率/最大心率水平有着较低的倾向。

3 结果与分析

在女子足球比赛中，随着运动强度的增加，运动员除了通过有氧呼吸提供能量，通过无氧呼吸增加能量提供时会有乳酸生成。当乳酸生成的速度并不是很快时，所生成的乳酸对肌肉收缩并不会产生什么问题(在低于乳酸阈值时)。但是当运动强度使乳酸浓度超过了乳酸阈值时，随着运动强度和运动的持续时间，血液乳酸浓度急剧升高，给运动员的比赛实力带来各种消极性的影响。即血液中的乳酸浓度在6-8mmol以上时，会影响到身体动作的协调性，运动员的运动技术发挥能力会减弱。并且乳酸的生成使脂肪代谢低下，导致肌糖原和血液中葡萄糖的消耗增加，使得持久力在早期消失。此外，乳酸会延迟磷酸肌酸的再生成，在比赛期间减弱运动员的爆发力。[4]在足球这种比赛时间较长的球类比赛项目中，在后半场经常可以看到运动员的失误、集中力迟钝等现象和乳酸浓度上升的有着影响。在本研究中，中锋在比赛中血液乳酸浓度几乎接近6mmol，而且比赛中的相当一段时间里，前锋和中锋的血液乳酸浓度维持在高于4mmol的水平上。比赛期间的心率以最大心率的百分比来表示时，中锋在整场比赛的平均为82-83%，前锋是在80-82%的水平。在最大心率的80%水平上运动时，被试者们的约55%在自身乳酸阈值或在此以上的水平上运动。因此本研究中的中锋和前锋在比赛中的平均心率就算在最大心率的80-83%水平上，也可以推测出比赛中相当一段时间内他们是在乳酸阈值或高于乳酸阈值的强度上运动的。所以足球运动员具有高水平的有氧能力才能将乳酸积累导致的负面影响降到最低，并且在上、下半场维持不变的比赛实力。

本研究的被试者中只有一位运动员(4)被测定出了60ml/kg.分的最大氧气摄入量，与全部被试者的平均值和世界级水平有着非常明显的差异。4号被试者的高有氧能力对运动时的心率和乳酸浓度产生积极性的影响，这一点可以从测定数据中得到肯定。与其他两名中锋不同，在比赛中的平均心率没有高于最大心率的77%(其他两名中锋分别为86.3%和84.4%)，比赛期间的血液乳酸浓度平均值也有着明显的差异(2.5mmol vs 4.0mmol和3.6mmol)。

现代足球的战术比起过去发生了很多变化。这些变化之一就是强调每个运动员的全能性技巧。团队整体要体现出统一的全攻全守的形式，而且位置之间的转换迅速，所以每个运动员的整体运动量比过去增加了许多，特别是要求中锋要具有高有氧能力。本研究中，中锋比起其他位置的运动员运动量要大，这一点在心率和乳酸浓度测定值中可以确认。研究中的前锋也进行了相当大的运动(平均心率为最大心率的80-82%)。所以前锋也要在提高有氧能力方面科学训练。后卫比起其他位置上的运动员，其有氧能力的重要性没那么大，但是至少要具备可以支持中锋程度的体力。本研究中的一名后卫8号被试者的平均心率是最大心率的78%水平。这表示后卫也随着比赛的进行持续移动着身体。本研究中所出现平均心率研究范围是150-175次/分钟，达到最大心率的78～87%。这样的运动强度如果在有氧呼吸产生能量在高水平上实现，那么无氧能力的一部分会添加到肌肉力量的发挥上。但是运动员的移动不是在一定速度上形成，而是有着走、慢跑、快跑、冲刺等多种，所以身体活动是在略高于心率的平均值所表示的强度上形成的。

4 结论

根据足球比赛中测得的血乳酸浓度和心率所示，运动员在比赛中相当一段时间里是处于乳酸阈值以上的运动强度上进行的比赛，而且根据位置在比赛中的运动强度有着相当大差异。考虑乳酸生成对比赛实力产生的负面影响，足球运动员要在提升有氧能力中投入更多的训练时间。在实施体力提升训练中，要让每个运动员的能力得到发挥而拟定针对性计划；而为提升足球比赛实力的有氧训练中，在接近于乳酸阈值的运动强度上进行训练是最有效果的。所以，快速无休息进行5-9km长跑或者400-800m的间隔式训练是最好手段。因此，为了提升女子足球的比赛实力，需要探索更加科学合理的训练方法。