女子5000m速滑優秀運動員滑跑節奏與心率變化的關系

摘要：為探索女子5 000 m速度滑冰優秀運動員不同滑跑節奏與心率變化的關系，及該項目的最佳滑跑節奏，在實驗控制條件下測量10名被試運動員采用3種不同滑跑節奏進行5 000 m滑跑時的心率變化，繪制運動員心率曲線并對心率均值進行單因素方差分析比較。實驗結果：運動員以最優成績80%強度，采用高彎低直節奏完成5 000 m滑跑時，其心率均值明顯低于其他節奏的心率均值；該節奏心率曲線呈現規律性波動形態。結果提示，高彎低直滑跑節奏可能有利于速度滑冰長距離項目中大強度負荷的機體長時間保持恒定心率，有利于運動員創造優異成績。

關鍵詞：競賽與訓練；運動生理學；速度滑冰；滑跑節奏；心率

中圖分類號：G804.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7116（2012）06-0113-05

5 000 m速度滑冰是耐力性周期運動項目，運動員身體機能與滑跑技術是決定其運動成績的重要因素。此外，在特定強度下合理分配體力，增加滑跑技術的力學輸出功率，減少能量消耗，提高持續性最大速度，獲得最佳滑跑節奏是最為關鍵的。

滑跑節奏是指滑步中各部分動作強弱和時間間隔的關系[1]，直觀表現為直、彎道滑跑步頻和步幅的節奏變化。目前，世界高水平5 000 m速滑競技中表現出來的滑跑節奏可以概括為以下3種：一是高彎低直節奏，即彎道采用高步頻、小步幅、加速滑跑，直道采用低步頻、大步幅，勻速滑跑節奏（I）；二是低彎高直節奏，即彎道采用低步頻、大步幅，勻速滑跑，直道采用高步頻、小步幅、加速滑跑（II）；三是勻速滑跑節奏，即直道彎道始終保持平均步頻和步幅，勻速滑跑（III）[2]。這3種節奏在速度滑冰滑跑技術的發展歷程中，不同時代的代表人物采用各自的節奏和技術都取得過優異的成績[3]，雖然目前很多教練員和科研人員傾向于高彎低直節奏滑跑，但尚未有其傾向性選擇的科學依據和實踐研究證明。究竟哪一種滑跑節奏更有利于減少能量消耗，提高運動員身體機能反應，發揮技術優勢，目前尚未有定論。

心率是反映運動員機能狀態的最直接、最即時、最實用、最可靠的生理指標[4]。本研究在實驗控制條件下測量10名被試運動員采用以上3種不同滑跑節奏進行5 000 m定速滑跑過程中心率變化情況。通過分析運動員心率變化情況，探尋以上3種滑跑節奏中運動員身體機能變化的差異及規律，進而篩選確定5 000 m速度滑冰項目的最佳滑跑節奏，為運動訓練與比賽實踐提供參考。

1 實驗對象與研究方法

1.1 實驗對象

在吉林省速滑隊選擇女子大全能速度滑冰一級以上運動員10名，該10名運動員在日常訓練和比賽中已初步形成了個人滑跑節奏習慣和特點。被試者基本情況見表1。

1.2 研究方法

1）實驗法。

在吉林省速度滑冰館進行實地測試，測試滑跑距離為5 000 m，共進行3次測試。第1次測試，被試者采用高彎低直節奏滑跑（I）；第2次測試，被試者采用低彎高直節奏滑跑（II）；第3次測試，被試者采用勻速節奏滑跑（III）。根據實驗要求每次測試都在正常訓練調整之后，測試時間間隔為1周，要求被試者每日自測晨脈。采用芬蘭Polar RS800CX/G3遙測心率儀全程記錄被試者滑跑過程中的心率，每圈在直道與彎道交界點和直、彎道中點處設定8個計量點，并且分別在計量點放置標志物，被試者每次通過標志物時計量即時心率。由專門實驗人員負責計量運動員直、彎道的步頻，心率與步頻計量均從滑行開始后200 m處開始。在測試過程中，由于遙測心率表要求運動員在全程滑行中佩戴胸帶，運動員滑跑過程中可能出現信號采集失真的現象，因此盡可能保證運動員胸帶與皮膚接觸緊密，另外在統計心率數據時對所有心率數值進行檢驗、將與前后兩次心率差值超過10次/min的異常數據剔除，以確保數據的真實性和有效性。

在整個實驗控制過程中，預先給被試者講解實驗的目的與要求，使被試者對實驗方法和控制都有深刻的理解。要求運動員在3次測試中按照自身最優成績的80%強度對應的單圈速度滑跑，為保證被試者能按照實驗設計速度滑行，被試者在測試過程中全程佩戴遙控耳機，由教練員全程監控滑行速度，并給予相應的速度提示。

2）數理統計。

利用SPSS15.0統計軟件對采集到有效的8名被試者3種滑跑節奏的心率數值進行單因素方差分析。以每名被試者采集到心率數值為觀測變量，以不同的3種滑跑節奏為控制變量，采用LSD最小顯著性差異法進行3種滑跑節奏心率數值之間的兩兩比較檢測，以分析每個被試者3種不同滑跑節奏心率數值之間是否存在差異性。

2 結果及分析

2.1 心率數值、復步數及當日晨脈

表2表明：被試者在3種滑跑節奏中復步總數差異不大，但是直、彎道復步數差異明顯，說明被試者在直、彎道滑行中有明顯的滑行節奏變化，分析表明該變化符合實驗研究的滑行節奏控制要求。

表3表明：根據測試方案與要求，9名運動員3次測試的成績之間沒有顯著差異，說明有效實施了實驗的控制；3次測試當日的晨脈數與平均晨脈數基本相當，說明3次測試時被試者機體機能狀態處于相當的水平。但是姜××由于身體原因在第3次測試當日的晨脈與平均晨脈相差較大，因此姜××的心率數據不做統計分析。

2.2 心率數值的描述性統計與單因素方差分析結果

由于姜××、肖××測試中采集到的心率數據波動較大，故未做統計分析。表4表明：8名被試運動員3次測試心率均值差異明顯，高彎低直節奏（節奏I）滑跑的平均心率明顯低于其他兩種滑跑節奏的心率。

表5表明：有6名被試者的心率數值中節奏I與節奏II、節奏I與節奏III之間差異具有顯著性，節奏I滑跑時心率明顯低于節奏II和節奏III滑跑時的心率；盧××節奏I與節奏III的心率差異具有顯著性，節奏I與節奏II的心率之間差異沒有顯著性；吉××節奏I與節奏II、節奏III的心率之間差異沒有顯著性。2.3 心率曲線

根據獲得的運動員每一節奏滑行時的97次心率數值，繪制8名被試者的不同滑跑節奏的心理曲線變化。圖1、圖2、圖3分別代表習慣滑跑節奏I趙××、習慣滑跑節奏III的李××、習慣滑跑節奏II的徐××的典型型心率曲線，其它5名被試者的心率曲線也表現出相類似的變化規律及特征。

3.1 三種不同滑跑節奏運動學特征的比較

滑跑節奏在速度滑冰長距離比賽中是決定最終成績重要的影響因素之一，科學合理的滑跑節奏可以使運動員在輸出定量的機體能量的狀態下獲得更有效的滑跑速度[5]。速度滑冰的滑跑技術主要由直道滑跑技術和彎道滑跑技術組成，因此長距離速度滑冰的滑跑節奏構成要素步幅和步頻的變化直觀體現在直、彎道的步頻、步幅和速度的變化比例上。

速度滑冰技術動作的一個周期稱為一個復步，每個復步由單腳支撐、雙腳支撐、單腳支撐、雙腳支撐4個時期構成，每個復步都是由一側腿的自由滑進、單腳支撐蹬冰、雙腳支撐蹬冰、收腿、擺腿、下刀6個動作構成[6]。那么速度滑冰的滑跑節奏就是由這4個時期和6個動作所決定的。

目前，長距離速度滑冰的節奏主要有3種：節奏I為高彎低直節奏，特點是彎道采用高步頻、小步幅，利用離心力的作用，彎道加速滑行，盡量加大彎道滑行的距離，在直彎道過渡區域提前進入彎道滑行、出彎道時延長出彎道的滑跑距離，直道采用低步頻、大步幅，利用彎道的加速度滑行后的慣性，充分利用體重傾倒力量滑行，采用均速滑行，甚至在途中滑行時為減速滑行，目的是使機體得到調整和恢復，為下次彎道滑行儲備能量；節奏II為低彎高直節奏，低頻彎道、高頻直道，特點與節奏I正好相反，此節奏注重直道的加速，提高直道的步頻、縮短步幅以便直道加速滑跑，彎道利用直道速度的慣性，快進彎道快出彎道，采用低步頻、大步幅的調整滑行，使機體放松調整，這種節奏的核心觀點是直道更容易加速、盡量延長直道滑行的距離；節奏III是勻速滑跑節奏，特點是直彎道采用均勻的步幅和步頻，沒有明顯的加速滑行和慣性滑行的階段，這種節奏的核心觀點是保持速度的平均性，注重運動員機能能量的平穩輸出。

隨著速度滑冰運動的不斷發展、隨著克萊普冰刀的使用、隨著速滑技術動作的不斷改進，現代的速度滑冰運動特征要求更快速化、更精細化、更科學化、更實效化[7]。現代速度滑冰長距離滑行技術的特點是：注意身體的合理姿勢、注重每次蹬冰的效果，大彎道、小直道、快彎道、平穩直道，遞增式提高滑跑速度。這種技術特點的滑跑節奏更接近于本研究中的節奏I。近年來很多研究證實采用節奏I進行長距離速度滑跑時更有利于創造優異比賽成績，但是在長距離滑跑中滑跑節奏對于機體機能影響的研究目前還很少見。

3.2 三種不同滑跑節奏運動員心率變化特征比較

表3～5和圖1～3均顯示：8名被試者在日常訓練和比賽中習慣于哪種滑跑節奏，有6名被試者節奏I滑跑時心率均值明顯低于節奏II、節奏III，差異具有顯著性。另2名被試者節奏I滑跑時心率均值與節奏II、節奏III差異雖不具有顯著性意義，但其節奏I滑跑時心率均值也低于其節奏II、節奏III。證明運動員采用節奏I滑跑時機體機能以較小的（心率）反映，增加滑跑技術的力學輸出功率，減少機體能量消耗，提高保持持續性最大速度的能力，有利于創造優異成績。說明高彎低直節奏，即彎道采用高步頻、小步幅、加速滑跑，直道采用低步頻、大步幅，勻速滑跑節奏是符合機體能量代謝規律的最佳長距離滑跑節奏。

從心率曲線的變化規律和形態上分析，3種滑跑節奏心率曲線形態具有相同變化規律。當開始運動時，心率有一個迅速增快的階段，當心率逐漸增高到一定數值后，將穩定在一個相對恒定狀態。這與Al-Nawaiseh，AliM[8]的運動開始后15 s心率增加已達總增加數的一半，然后逐漸增加到較高值并維持恒定狀態一段時間，如果強度很大心率還可以再次增加，在一定時間內，尤其是達到穩定狀態時，心率與運動強度成正比關系的研究結果相一致。但節奏I滑跑時心率變化曲線呈現較明顯的規律性上下波動狀態，這種心率波動的幅度在±5次/min左右。這種心率變化規律是由節奏I滑跑時彎道高步頻加速滑跑、直道慣性滑行的加速方式所決定的。這種彎道加速和直道慣性滑跑不同于一般意義上理解的變速滑跑，其直、彎道滑跑速度變化不大，只是從速度滑冰滑跑技術角度出發，遵循彎道小步幅、高步頻更有利于產生加速度，而直道大步幅、低步頻更有利于利用慣性保持出彎道時速度的技術原理，而調整直、彎道滑行時步幅、步頻的變化。這種調整更有利于運動員心率在一定數值范圍內保持相對恒定狀態，反映在運動實踐中則更有利于運動員保持持續性最大速度滑行的能力恒定。以往的研究結論和本研究所繪制的心率曲線都表明了運動開始后心率的增加與運動負荷強度呈正比關系，并且逐漸增加到較高值后維持恒定狀態一段時間，但是在維持恒定狀態這段時間心率變化的規律和特征目前還沒有研究涉及[9]。

研究結果顯示：當機體心率達到一定數值后，心率曲線的有規律上下波動有利于使心率曲線在該高度數值上保持更長時間，反之趨于直線的心率曲線不利于在該高度數值上長時間保持。這一規律反映在運動學上，節奏I的滑跑技術是產生心率波動曲線的主要因素，彎道的高頻率加速、直道的大步幅慣性滑進，使機體的能量輸出有緩沖、使心臟負荷能夠有規律調整，說明節奏I的滑跑更有利于在相對低心率值的情況下保持較高的速度滑行；而節奏III的滑跑技術強度始終勻速，要求機體能量輸出和對心臟的負荷保持恒定，不利于心臟的調整，使心臟負荷的持續疊加，導致心率的增高[10]；節奏II雖然也是有規律的加速滑跑和慣性滑行，但是以往的研究成果已經證實，長距離速度滑冰滑跑技術中直道加速相比彎道加速要付出更多的機體能量，彎道慣性滑行也達不到使機體調整的目的，因此使心率在直道加速時大幅度提升，彎道慣性滑進時不能下降，最終導致整體心率的不斷提升。但關于這種有規律的波動心率曲線的生理機制以及心率有規律波動的最適宜范圍等問題需要進一步的研究。

參考文獻：

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