国家速度滑冰队有氧及无氧运动能力解析

王月华,杨 明

2018年平昌冬奥会,国家速度滑冰队共派出13 名运动员(男子5 名、女子8 名)参与了10 个小项的争夺[1],仅获1枚铜牌。虽然男子速度滑冰成绩取得历史性突破,但整体成绩却不尽人意[2]。对于中国速滑队在平昌失利的原因,国内虽有部分学者予以分析,但多集中于理论层面,针对专项运动能力这一内因的分析却较少报道。文章通过对国家速度滑冰队有氧及无氧运动能力解析,探究平昌冬奥会失利的原因,为中国速度滑冰项目备战2022年北京冬奥会提供参考与借鉴。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

以45 名(男20 名、女25 名)国家速滑队运动员为研究对象,所有运动员的运动等级皆为健将及国际健将。按国际滑冰联盟规定[3],将男女500 m、1 000 m 分为短距离组,男女1 500 m 分为中距离组,女子3 000 m、5 000 m 和男子5 000 m、10 000 m 分为长距离组。具体信息见表1。

表1 国家速度滑冰队运动员基本信息(±s)Table 1 Basic Information of athletes in the National Speed Skating Team (±s)

表1 国家速度滑冰队运动员基本信息(±s)Table 1 Basic Information of athletes in the National Speed Skating Team (±s)

注:年龄按运动员出生日期到2019年9月1日之前截止进行统计。

性别 组别年龄/岁 身高/cm 体重/kg BMI/(kg·cm -2) 运动等级男短距离组(N=7) 23.29 ±2.69 180.90 ±8.50 73.14 ±3.91 22.45 ±2.14 健将及国际健将中距离组(N=6) 21.17 ±1.33 176.25 ±3.37 70.00 ±3.89 22.53 ±1.14 健将及国际健将长距离组(N=7) 21.71 ±2.98 182.61 ±5.82 72.43 ±8.14 21.67 ±1.72 健将及国际健将女短距离组(N=12) 22.83 ±4.63 167.03 ±3.99 61.50 ±6.70 22.06 ±2.45 健将及国际健将中距离组(N=6) 22.83 ±4.58 168.08 ±4.45 60.92 ±5.98 21.56 ±1.93 健将及国际健将长距离组(N=7) 21.86 ±5.52 166.80 ±5.30 60.36 ±4.68 21.71 ±1.70健将及国际健将

1.2 研究方法

1.2.1 专家访谈法

就速度滑冰运动员有氧及无氧运动能力相关问题,多次与国家速度滑冰队创新组教练员Peter Kolder 及中长距离组教练员王秀丽探讨,两人一致认为功率自行车递增负荷实验与Wingate 无氧实验是评定速度滑冰运动员有氧及无氧运动能力的重要方法。

1.2.2 实验研究法

(1)实验仪器。

利用MONARK 839E 功率自行车、Cortex Metamax 3B 便携式气体分析仪进行功率自行车递增负荷实验。MONARK 894Ea 功率自行车进行30 s Wingate 无氧实验。POLAR TEAM2 团队心率仪监控心率,EKF 便携式血乳酸仪测定血乳酸。

(2)测试指标及计算。

测试指标:最大摄氧量绝对值、最大摄氧量相对值、乳酸阈功率、乳酸阈心率、最大功率和最大心率;最大无氧功率绝对值、最大无氧功率相对值、平均无氧功率绝对值、平均无氧功率相对值、无氧功率递减率、峰值血乳酸。

相关指标计算:乳酸阈及相应功率、心率均采用内插法[4-5]计算,公式为:Y=[(Y2-Y1)×(X-X1)/(X2-X1)]+Y1。最大功率计算公式为:P=Pcomplete+Inc×t/T[6],其中Pcomplete 是力竭时的前一级负荷所对应的功率,Inc 是每级负荷递增的功率,t 是最后一级负荷骑行的时间,T 是每级负荷持续的时间。

(3)实验方案。

功率自行车递增负荷实验:实验前1 周,不安排大强度训练课。测试前,受试者以心率120～130 b/min 的强度骑行10 min 热身,然后静息5 min 恢复至安静心率正式测试。男子起始负荷75 W,女子起始负荷50 W,每3 min 递增1 级负荷,每级负荷增量25 W,测试过程中功率自行车转速保持在90 r/min。当受试者达到最大心率,呼吸商超过1.10,摄氧量不再增加甚至略有下降,或不能保持既定转速时停止测试。每级负荷结束前10 s 采集指尖血测定血乳酸,血乳酸达到或超过4 mmol/L 时,不再测定血乳酸。

30 s Wingate 无氧实验:在功率自行车递增负荷实验后调整1 天再安排30 s Wingate 无氧实验。受试者先进行试验性骑行,心率控制在150 b/min 左右,其间进行2～3 次5 s左右的全力骑行,休息3 min 待心率降至120 b/min 开始测试。男子负荷系数为0.083,女子负荷系数为0.075[7]。受试者全力踩踏功率自行车30 s 结束测试。测试结束后1 min、3 min、5 min、7 min、9 min 分别采集指尖血,找出峰值血乳酸。

1.2.3 数理统计法

运用SPSS 23.0 做统计学处理,各项指标数值以平均数±标准差(±s)表示。对各组之间的数据做独立样本t 检验,显著性水平以P值表示,P<0.05 差异性显著,P<0.01差异性极显著。

2 研究结果

2.1 国家速滑队运动员的有氧能力

男子运动员功率自行车递增负荷实验后,发现短、中距离组各项指标均无显著差异。长距离组最大摄氧量绝对值、相对值及最大功率显著高于短、中距离组(P<0.01)。短、中距离组乳酸阈功率均显著低于长距离组(P<0.05)。3 组运动员乳酸阈心率和最大心率均无显著差异。从女子运动员的测试结果可知,中、长距离组乳酸阈功率均显著高于短距离组(P<0.05)。其他指标,3 组之间均无显著差异。(见表2)。

表2 国家速度滑冰队运动员功率自行车递增负荷实验测试结果(±s)Table2 Test results of athletes in the National Speed Skating Team in power cycling increasing load experiment (±s)

表2 国家速度滑冰队运动员功率自行车递增负荷实验测试结果(±s)Table2 Test results of athletes in the National Speed Skating Team in power cycling increasing load experiment (±s)

注:中、长距离组与短距离组对比,用*表示P<0.05,**表示P<0.01;长距离组与中距离组对比,用#表示P<0.05,##表示P<0.01。

性别 组别 最大摄氧量绝对值 最大摄氧量相对值 乳酸阈功率 乳酸阈心率 最大功率 最大心率/(L·min-1)/(mL·min-1·kg-1)/W/(b·min-1)/W/(b·min-1)男短距离组(N=7) 3.781±0.345 51.57±3.46 194.57±42.89 168.00±13.63 267.71±29.65 195.57±6.32中距离组(N=6) 3.824±0.253 54.83±2.93 195.33±28.20 160.00±18.43 274.17±28.36 196.33±9.42长距离组(N=7) 4.525±0.303**## 62.57±4.61**## 235.43±30.10*# 172.57±8.48 344.00±31.97**## 198.14±5.27女短距离组(N=12) 2.774±0.399 45.33±7.56 143.00±22.33 172.75±7.23 199.92±21.53 196.67±5.28中距离组(N=6) 2.863±0.440 47.17±7.88 163.67±24.52* 170.83±8.93 209.33±26.61 193.50±7.12长距离组(N=7) 2.999±0.312 49.86±7.76 162.14±19.06*170.43±9.64 214.71±24.74 193.57±5.91

2.2 国家速滑队运动员的无氧能力

男子短距离组最大无氧功率绝对值及相对值、无氧功率递减率、峰值血乳酸均显著高于中、长距离组(P<0.05)或(P<0.01)。中距离组最大无氧功率相对值、无氧功率递减率、峰值血乳酸显著高于长距离组(P<0.05)或(P<0.01)。短、中距离组平均无氧功率相对值均显著高于长距离组(P<0.05)。3 组运动员平均无氧功率绝对值未见显著差异。女子短、中距离组相关指标均无显著差异。短距离组最大无氧功率绝对值显著高于长距离组(P<0.05)。而长距离组无氧功率递减率显著低于短、中距离组(P<0.05)。其余指标,3 组之间均无显著差异。(见表3)。

表3 国家速度滑冰队运动员30 s Wingate 无氧实验测试结果(±s)Table 3 Test results of athletes in the National Speed Skating Team in 30 s Wingate anaerobic experiment (±s)

表3 国家速度滑冰队运动员30 s Wingate 无氧实验测试结果(±s)Table 3 Test results of athletes in the National Speed Skating Team in 30 s Wingate anaerobic experiment (±s)

注:中、长距离组与短距离组对比,用*表示P<0.05,**表示P<0.01;长距离组与中距离组对比,用#表示P<0.05,##表示P<0.01。

性别 组别 最大无氧功率绝对值/W最大无氧功率相对值/(W·kg -1)平均无氧功率绝对值/W平均无氧功率相对值/(W·kg -1)无氧功率递减率/%峰值血乳酸/(mmol·L -1)男短距离组(N=7) 1 238.79±106.40 16.96±1.70 820.2±59.23 11.21±0.57 58.28±4.53 17.27±1.66中距离组(N=6) 1 046.49±71.73** 14.96±1.20* 778.85±71.96 11.10±0.59 50.35±4.20** 15.18±1.34*长距离组(N=7) 966.25±112.83** 13.30±0.36**## 756.39±90.31 10.42±0.43*# 44.01±2.44**## 13.51±1.02**#女短距离组(N=12) 734.17±112.08 11.96±1.82 540.79±62.96 8.79±0.84 49.58±5.65 14.96±1.50中距离组(N=6) 719.34±109.56 11.82±1.55 518.69±60.09 8.52±0.77 51.21±4.00 14.15±1.70长距离组(N=7) 626.70±81.06* 10.36±1.30 499.60±46.06 8.25±0.62 44.46±9.37*#13.87±2.06

短距离组男子运动员无氧功率递减率显著高于同组女子运动员(P<0.05),而中、长距离组男子运动员无氧功率递减率分别与同组女子运动员相比无显著差异(见表4)。

表4 国家速度滑冰队男子、女子运动员无氧功率递减率对比表(±s)Table 4 Comparison of anaerobic power decline rate between male and female athletes in the National Speed Skating Team (±s)

表4 国家速度滑冰队男子、女子运动员无氧功率递减率对比表(±s)Table 4 Comparison of anaerobic power decline rate between male and female athletes in the National Speed Skating Team (±s)

注:*表示同组男子、女子运动员之间相比具有显著性差异,P<0.05。

组别 男子无氧功率递减率/% 女子无氧功率递减率/%短距离组(N=19) 58.28 ±4.53 49.58 ±5.65*中距离组(N=12) 50.35 ±4.20 51.21 ±4.00长距离组(N=14)44.01 ±2.44 44.46 ±9.37

3 讨论与分析

3.1 速度滑冰项目特征

速度滑冰短距离项目属体能主导类速度性项群,要求发展最大速度和爆发力;中长距离项目属体能主导类耐力性项群,需要发展速度耐力[8]。速度滑冰运动中所消耗的能量来源于三大供能系统[9],磷酸原系统与爆发力、最大速度高度相关,糖酵解系统与速度耐力相关,有氧氧化系统主要与有氧耐力有关[7]。有研究成果表明速度滑冰长距离项目有氧代谢供能比例较高(68%～89%);短距离项目无氧代谢供能比例较高(67%～82%);而中距离项目有氧、无氧代谢比例相当(46%、54%)[10]。

3.2 国家速度滑冰队有氧运动能力评定及分析

有氧运动能力是指机体在氧供充足情况下由能源物质氧化分解提供能量进行运动的能力[9],是速度滑冰长距离项目运动员所要发展的专项运动能力。最大摄氧量是评定速度滑冰运动员最大有氧能力的重要指标。研究表明,速度滑冰1 500 m 成绩与运动员最大摄氧量具有相关性(r=0.63)[11],10 000 m 成绩与运动员最大摄氧量也存在相关关系(r=0.74)[12]。更有研究显示速度滑冰长距离项目成绩与最大摄氧量的相关系数高达0.90[13],这均表明速度滑冰中长距离项目的成绩与运动员最大摄氧量高度相关,距离越长相关性越大。乳酸阈即乳酸无氧阈,是衡量速度滑冰运动员有氧耐力水平的重要指标。在速度滑冰中长距离项目中,运动成绩和运动员乳酸阈水平高度相关(r=0.89)[14-15]。国内外广泛应用4 mmol/L 血乳酸作为实验室或运动现场测定的乳酸阈值,通常以4 mmol/L 血乳酸对应的强度、功率等来表示[7,16]。

男子长距离组最大摄氧量绝对值及相对值、乳酸阈功率、最大功率均显著高于短、中距离组,符合速度滑冰项目的一般规律。但瑞典优秀男子速度滑冰运动员最大摄氧量相对值为80～88 mL/(min·kg)[17],日本长距离速度滑冰男子选手最大摄氧量相对值为73.1 mL/(min·kg)[18],荷兰优秀男子速度滑冰运动员最大摄氧量绝对值与相对值分别为5.58 L/min、65～70 mL/(min·kg)[19],均明显高于国家队男子长距离组测试结果。女子长距离组最大摄氧量绝对值、相对值和最大功率,与短、中距离组相比均无显著差异,表明3 组女子运动员最大有氧能力没有明显差距。有氧耐力方面,女子中、长距离组均显著好于短距离组,但中、长距离组之间无明显差距。瑞典优秀女子速度滑冰运动员最大摄氧量相对值为68～75 mL/(min·kg)[17],荷兰优秀女子速度滑冰运动员的最大摄氧量绝对值与相对值分别为3.60 mL/min、58～62 mL/(min·kg)[20],均明显高于国家队女子长距离组测试结果。

国家速度滑冰队运动员有氧运动能力与国外优秀选手存在较大差距,这是制约我国中长距离项目在国际赛场取得佳绩的重要原因。故平昌冬奥会,中国在男子5 000 m、10 000 m及女子5 000 m 项目上均未取得参赛资格,女子3 000 m 项目虽有3 名运动员参赛但成绩也均不理想。已有研究表明,高强度间歇训练是提升最大摄氧量水平的最有效途径[21],而乳酸阈训练可提升乳酸阈水平,建议采用这两种训练来提高运动员的最大有氧能力和有氧耐力。

3.3 国家速度滑冰队无氧运动能力评定及分析

无氧运动能力是速度滑冰短距离项目运动员首要发展的专项运动能力,中长距离项目的开始和途中加速冲刺阶段也需较强的无氧运动能力[9]。Wingate 无氧实验作为评定速度滑冰运动员无氧运动能力及竞技水平的重要方法[22],其测试结果与速度滑冰500 m 项目成绩高度相关(r=0.81)[23]。最大无氧功率是通过ATP、CP 分解供能在短时间内产生的峰值机械功率,数值越高说明运动员的爆发力越强。平均无氧功率则反映了肌肉维持高功率的能力,是评价速度滑冰运动员速度耐力水平的重要指标。有研究表明,男子速度滑冰运动员的最大无氧功率相对值和平均无氧功率相对值每提高1 W/kg,1 500 m 成绩分别提高0.92 s 和2.32 s;女子速度滑冰运动员的最大无氧功率相对值和平均无氧功率相对值每提高1 W/kg,1 500 m 成绩分别提高0.75 s 和2.05 s[24]。无氧功率递减率作为疲劳速率指标,数值越低表明运动员在比赛中后程降速的幅度越小。Wingate 无氧实验结束后的峰值血乳酸是间接评定速度滑冰运动员最大无氧能力的关键指标。

由30 s Wingate 无氧实验测试结果可知,男子短距离组最大无氧功率绝对值、相对值和峰值血乳酸均显著高于中、长距离组,说明短距离组爆发力和最大无氧能力都强于另外两组。这可能是我国男子速度滑冰500 m 项目在平昌冬奥会上取得历史性突破的原因之一。中距离组爆发力、速度耐力及最大无氧能力也显著好于长距离组,符合速度滑冰的一般项目规律。但中距离组最大无氧功率相对值(14.96 ±1.20) W/kg、平均无氧功率相对值(11.10 ±0.59) W/kg 明显低于荷兰优秀男子中距离速度滑冰运动员测试结果(24.4±1.5) W/kg、(13.3 ±0.5) W/kg[24]。女子短距离组各项指标与中距离组均无显著差异,短距离组最大无氧功率绝对值虽然显著高于长距离组,但相对值却无差异。表明3 组女子运动员爆发力、速度耐力和最大无氧能力水平相当。但女子中距离组最大无氧功率相对值(11.82 ±1.55) W/kg、平均无氧功率相对值(8.52 ±0.77) W/kg 与荷兰优秀女子中距离速度滑冰运动员测试结果(18.3 ±1.5) W/kg、(10.3 ±0.5) W/kg 相差较大[24]。这均说明我国中距离组运动员爆发力与速度耐力同国外优秀选手存在一定差距,故平昌冬奥会,中国在速度滑冰男女1 500 m 项目中均未取得较好成绩。但有研究表明,通过速度间歇训练可以显著提升运动员的最大无氧功率和平均无氧功率[25]。建议采用该训练来提高我国速度滑冰运动员的爆发力和速度耐力能力。

疲劳速率方面,男子短距离组最高、中距离组次之、长距离组最低,互相之间均有显著差异,说明男子短距离组后程降速幅度依次大于中距离组和长距离组。女子短、中距离组相当,均显著高于长距离组,表明女子短、中距离组后程降速幅度明显大于长距离组。男女同组对比,除了短距离组男子显著高于女子,其他两组男女之间无明显差异。但男女各组疲劳速率均在40%以上,说明都存在严重的后程降速问题,这是制约我国速度滑冰运动员在国际赛场上取得优异成绩的重要因素。其原因在于速度滑冰运动员在高速滑行时会产生乳酸,乳酸透过细胞膜进入血液使机体pH 值降低,影响磷酸果糖激酶、己糖激酶、丙酮酸激酶的活性,导致糖酵解速率下降[7],不能维持原有滑行速度。并且乳酸还会抑制脑细胞兴奋性,造成神经—肌肉接点兴奋传递受阻影响肌肉工作能力,但这一过程需要乳酸透过血脑屏障才能实现,难以在短时间内完成[9]。建议通过以下两个方面来改善这一情况:一是提高运动员意志品质,增强机体耐乳酸能力;二是提高机体有氧代谢水平,增强乳酸清除能力。

我国女子1 000 m、男子500 m 项目已分别在索契冬奥会和平昌冬奥会上取得突破,在训练理念、手段、方法上有一定积淀,同时采取了请进来、走出去的战略步骤,使得当前国家队运动员的专项运动能力不断提高,男子1 500 m 成绩也取得较大突破。故2022年北京冬奥会上,我国中、短距离项目成绩有望更进一步。

4 结论

(1)国家男子短距离运动员无氧能力优于中、长距离运动员,成绩已达世界级水平,中距离运动员无氧能力优于长距离者,但其有氧、无氧能力均低于世界水平,长距离运动员有氧能力优于短、中距离运动员,但与世界水平存在差距;(2)女子中、长距离速度滑冰运动员有氧能力优于短距离运动员,但无论何种距离的女子速滑运动员,其专项运动能力均不突出,与世界水平有较大差距;(3)男、女长距离运动员疲劳速率明显低于短、中距离运动员,国家速度滑冰队的疲劳速率均较高。