我国男子短跑后备人才专项体能素质与100 M成绩的关联性研究

陈文佳，章碧玉，张建虎

目前关于短跑运动员体能构成要素及决定100 M运动成绩高低因素的认识已达到统一，但研究文献多以优秀运动员[1]、业余体校[2]、省体校[3]、大学生[4]体能结构特征、身体素质或某单一因素与运动成绩相关性为主。鲜有报道针对我国青少年短跑运动员专项体能素质与运动成绩关联的整体性研究。此外，青少年短跑运动员的专项运动成绩会随着年龄、身体形态、机能、素质、运动水平的变化而改变，是动态性的变化指标。有研究显示，相关系数更适合于静态指标的研究，而灰色关联度分析是对一个系统发展变化态势的定量比较与描述，更适合动态指标的关联性分析[5]。鉴于此，本研究采用灰色关联理论中的灰色关联度分析，试图对我国青少年男子短跑运动员的身体形态、机能、素质指标与100 M成绩的关联度进行分析，探求与青少年男子短跑运动员100 M成绩关联度较高的体能指标，以期为我国男子短跑后备人才的培养、科学训练、选材指标的确定提供理论和实践参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以参加2017年全国田径高水平后备人才基地训练营159名12～17岁男子短跑运动员为测试对象。分组原则和依据为：运动成绩分组，优秀组为100 M成绩在国家二级及以上运动水平运动员，普通组为二级以下、三级以上运动水平的运动员；年龄分组，以2008年中国田径协会审定的《青少年田径教学训练大纲》(以下简称《大纲》)中将年龄组分为：丙组(12～13岁)、乙组(14～15岁)和甲组(16～17岁)[6]。(具体情况见表1与表2)

表1 青少年男子短跑运动员运动成绩分组情况Table 1 Grouping of young male sprinters by performance

表2 青少年男子短跑运动员年龄分组情况Table 2 Grouping of young male sprinters by age

1.2 研究方法

1.2.1 测试法

2017年(7月26日-8月4日)在江苏如皋市对参加全国田径高水平后备人才基地训练营的159名青少年男子短跑运动员进行了身体形态、机能、素质指标的测试。

(1)身体形态测试：使用身高体重计、马丁尺、标准卷尺对受试者进行身高、体重、下肢A和B、小腿长A、跟腱长、肩宽、髂宽、大腿围、踝围指标的测试。

(2)生理机能测试：使用电子肺活量计(FCS-10000型)、EP105型节拍器、POLAR FT4表、秒表、采血耗材(采血针、真空采血管)对受试者进行肺活量、心功指数的测试和血液生化指标的采集。

(3)身体素质测试：使用秒表、2 kg实心球、钢尺、皮尺、5 M长绳梯(十格)、坐位体前屈测试仪、Kistler三维测力台(Type：9281EA，No：4432230)、40 cm跳箱，对受试者进行30 M跑、60 M跑、100 M跑、150 M跑、后抛实心球、立定跳远、立定三级跳远、CMJ：无摆臂下蹲跳、40 cm DJ：40 cm 跳深跳高、坐位体前屈、跑绳梯1(1步1格)、跑绳梯2(2步1格)的测试。

1.2.2 数理统计法

采用Spss22.0统计软件对159名运动员的测试数据进行分析。包括：(1)差异性检验：根据测试数据的方差齐性及正态分布情况，分别采用独立样本t检验、单因素方差分析、非参数检验(Kruskal-Wallis H)方法进行分析。(2)灰色关联分析法：确定100 M成绩作为母序列，将各专项体能指标作为子序列，通过对所有身体形态、机能、素质指标与100 M成绩的灰色关联度计算，把各项专项体能指标在其运动100 M成绩中的地位和作用予以揭示。

2 研究结果与分析

2.1 男子短跑后备人才专项体能素质子序列指标的确定

以优秀组和普通组分组对31项体能指标数据进行差异性检验，剔除P＞0.05的指标，最终确定包括：X1：身高、X2：(下肢 B/身高) ×100%、X3：[(下肢B-小腿长A)/小腿长A]×100%、X4：(跟腱长/小腿长 A) ×100)、X5：(髂宽/肩宽) ×100%、X6：(大腿围/下肢 A) ×100%、X7：(踝围/跟腱长)×100%、X8：克托莱指数、X9：心功指数、X10：血红蛋白、X11：血清睾酮、X12：30M 跑、X13：60M 跑、X14：150M、X15：后抛实心球(2kg)、X16：立定跳远、X17：立定三级跳远、X18：CMJ腾空高度、X19：CMJ功率、X20：CMJ冲量、X21：DJ第一波谷(标准化)、X22：DJ腾空高度、X23：DJ冲量共23项专项体能素质子序列指标。(见表3)

表3 优秀组与普通组专项体能素质指标测试结果比较Table 3 Comparison of special physical fitness indicators between the elite group and the ordinary group

续表3

2.2 男子短跑后备人才一级专项体能素质指标与100 M成绩的灰色关联度分析

2.2.1 一级身体形态指标与100 M成绩的灰色关联度分析

本研究发现，在一级专项体能素质指标的排序上，身体形态指标与100 M成绩关联最为密切，表明身体形态指标对青少年男子短跑运动员100 M成绩的影响更为显著。这与已有研究结果一致，周意萍等[7]认为，身体形态是决定素质发展水平的基础，在短跑运动员选材过程中，身高、体重、下肢长等遗传度高的形态指标应予以重点关注。提示对于青少年男子短跑运动员身体形态的内在要求主要体现在它对完成高速跑技术动作结构的先天性物理限定因素。

2.2.2 一级生理机能指标与100 M成绩的灰色关联度分析

本研究中运动员一级生理机能指标与100 M成绩的关联度均低于0.8，且在关联度上小于身体形态和素质指标。这与前人研究结果一致，袁运平等[8]认为，身体形态和身体素质的发展水平对于青少年短跑运动员的专项成绩的贡献度要高于生理机能素质。究其原因，与不同个体间在青春发育突增期的启动时间、增长速度及持续时间的长短不同有关[9]。此外，本研究测试的生理机能指标未涉及到脑电图、神经类型等反映神经系统均衡性和灵活性功能，血乳酸、尿素氮、乳酸脱氢酶等反映血液循环系统对代谢产物排泄、缓解、异生功能，心输出量、射血分数、冠脉缺血阈值等反映心脏泵血功能的指标，存在一定的研究局限。

2.2.3 一级身体素质指标与100 M成绩的灰色关联度分析

本研究中运动员一级身体素质指标与100 M成绩关联度随年龄的增长有递增的趋势，这可能与青少年身体素质的发育连续性和阶段性规律有关。由于100 M是一项以获得最高水平速度的周期性速度力量型项目[9]，力量素质变化与肌肉系统的发育一致，男性在13～15岁时力量的增长幅度最快，16～17岁趋向于稳定增长，从某种意义上讲，青少年运动员速度能力的建立是力量与协调相结合的产物，而高度发展的专项运动素质又是提升神经支配功能与肌肉收缩相互协调、交互活动功能的基础。此外，随着年龄的增长，运动员大肌肉群力量、力量耐力、混氧耐力、专项技术等训练比例的增加，进而引起机体运动素质能力的提升，也可能是造成身体素质能力与100 M成绩的关联度随年龄递增的重要原因。

2.3 男子短跑后备人才二级、三级专项体能指标与100 M成绩的灰色关联度分析

图1 二级专项体能指标与100 M成绩的灰色关联度比较雷达Figure 1 Comparison of grey relation between secondgrade special physical fitness index and 100 M performance

2.3.1 二、三级身体形态指标与100 M成绩的灰色关联度分析

本研究发现(见图3、表4)，二级指标方面，各年龄组运动员身体长度、宽度和体成分指标与100 M成绩的关联度更高，三级指标方面，整体表现为身高和下肢比形态指标与100 M成绩的关联度最为密切。类似的研究同样认为，合理的下肢结构比例有利于运动员提高步幅、提升跑动技术的经济性和实效性，应高度重视儿童青少年运动员身高和下肢比例指标的考衡[10]。有研究显示，(髂宽/肩宽)×100%、(大腿围/下肢 A)×100%、(跟腱长/小腿长A)×100%这3项指标不仅能反映身体形态结构特征[11]，还能间接反映髂、髋周围肌群、腘绳肌离心收缩和股四头肌向心收缩、踝等关节肌肉力量水平[12]。因此，对于青少年短跑运动员身体形态指标的评定，应结合身体形态和神经系统的灵活性的多指标交叉评价方法，重视遗传度高且对运动成绩起到重要作用的形态指标，同时还应注意评估身体形态的增长速度和整体发展水平。

表4 三级专项体能指标与100 M成绩的灰色关联度比较Table 4 Comparison of grey relation between third-grade special physical fitness index and 100 M performance

2.3.2 二、三级生理机能指标与100 M成绩的灰色关联度分析

本研究发现(见图1、表4)，二级指标方面，各年龄组均为：能量代谢＞激素水平＞心肺功能。表明对于青少年男子短跑运动员能量代谢能力(利用氧气及恢复能力)对于100 M成绩的贡献度更高。提示血红蛋白指标与青少年男子短跑运动员专项能力高度相关。这与前人的研究结果一致，Billaut等[13]认为，中枢神经的缺氧可能对重复冲刺能力造成负面影响，拥有更好的抗无氧化能力的运动员可以减少神经-肌肉的疲劳，肌肉利用氧气的能力有助于运动员长时间的重复冲刺能力的培养。本研究中，血清睾酮激素与100 M成绩的关联度随年龄的递增逐渐提高。类似的研究发现，不同项目运动员血清睾酮值存在着差异，而且在同一运动项目上高水平运动员的睾酮值普遍高于低级别运动员[14]。尽管在本研究中运动员心功能指数指标与100 M成绩的关联度较低。但作为反映心血管系统恢复速度的快慢的重要机能指标[15]，因其测试简易、易于对测试结果进行比较和评价，《大纲》[6]《中国田径教练员岗位培训教材》[16]中将其列为短跑运动员重要的选材指标。因此，血红蛋白、血清睾酮、心功能指数指标应是重点考察的生理机能选材指标。

2.3.3 二、三级身体素质指标与100 M成绩的灰色关联度分析

本研究发现(见图1、表4)，二级指标方面，各年龄组均为：速度素质 ＞力量素质，速度素质与100 M成绩的关联度均明显高于力量素质指标，速度耐力和最大跑速能力与100 M成绩的相关性在高年龄组关联度更高。类似的研究同样发现，青少年短跑运动员后期专项速度、力量耐力等素质训练比例的增加是提高其专项成绩的关键[17]。本研究中，30 M、60 M和150 M速度指标与100 M成绩的灰色关联度较高，这充分体现了加速度能力、最大速度和速度耐力是影响青少年男子短跑运动员100 M成绩的关键。等[18]认为，100 M运动员的加速能力及保持最高跑速的能力是比赛获胜的关键。Ryu等[19]发现，世界优秀短跑运动员的100 M成绩与其最大速度、80～100 M的跑速高度相关。后续的研究同样发现，随着年龄的增长，速度耐力素质对青少年短跑运动员100 M成绩的影响程度也在提高[20]。因此，训练实践中应重视发展青少年短跑运动员的加速能力、提升最大速度及保持最大速度的能力的培养。

反应力量是肌肉完成拉长-缩短周期时表现出的力量[21-22]。短跑运动员途中跑阶段，支撑腿未充分蹬伸便进入了前摆技术环节，属于典型的拉长-缩短周期[23]。本研中运动员CMJ冲量、DJ冲量、CMJ腾空高度均与100 M成绩存在较高的关联性，提示最大速度能力与运动员反应力量存在高度的相关性。因此，应高度重视青少年短跑运动员反应力量的测试和训练[24]，在发展的“敏感期”重视发展肌肉的收缩速度和力量素质的平衡发展与转化，提高我国竞技后备人才培养的质量和效益。

3 结论与建议

3.1 结论

青少年男子短跑运动员一级体能专项指标与100 M成绩的灰色关联度大小排序，三组均为：身体形态＞身体素质＞生理机能。对100 M成绩影响较高的身体形态指标主要集中于人体在完成高速跑技术动作结构的先天性物理限定因素(身高、下肢长、体成分等指标)；生理机能指标主要集中于能量代谢指标(血红蛋白)和激素类指标(血清睾酮)；身体素质指标主要集中于对加速能力(30 M跑)、绝对速度(60 M跑)、速度耐力(150 M跑)、下肢反应力量(CMJ冲量、DJ冲量、CMJ腾空高度)等方面。

3.2 建议

选材中应高度重视遗传度高且对专项运动成绩起到重要作用的身体形态、机能、素质指标的评定，还要注意评估不同年龄阶段各项指标的增长速度和整体发展水平。教练员及科研人员应注重青少年短跑运动员加速能力、最大速度能力、速度耐力、下肢反应力量素质的测试和训练，在发展的“敏感期”重视发展肌肉的收缩速度和力量素质的平衡发展与转化，注重专项身体素质能力培养的同时，还要兼顾间接身体素质能力的提升。