靜水皮劃艇項目生理生化監控研究進展

王志敏，劉 軍，陳先忠

靜水皮劃艇項目屬于力量－速度－耐力性項目，經過多年的發展，競技已達較高水平，運動員要繼續挖掘身體潛能耐受更高的強度和量的運動負荷，需要教練員和科研人員通過監控運動員機體內蛋白質、酶、激素和代謝物等生物標志物以評價運動員訓練后疲勞程度和恢復效果［1－2］，以此來評價訓練的科學性。通過分析靜水皮劃艇項目的代謝特點，從訓練負荷監控和專項運動能力評價兩個方面的研究作綜述，為教練員和科研人員不斷探索其特征、發展規律和科學化訓練手段與方法，有針對地運用科學的方法與手段提高運動成績提供參考。

1 靜水皮劃艇項目供能特征分析

靜水皮劃艇比賽項目包括皮艇、劃艇兩種，奧運會男子比賽項目為200m和1000m，女子比賽項目為200m和500m。通過對皮劃艇靜水比賽全程供能分析發現，出發開始時的前5－10s以磷酸原供能為主，10－40s以糖酵解供能為主，40s之后以有氧供能最為重要［3］。供能物質的分解代謝途徑與需氧量有很大關系，而運動時氧虧與時間關系密切，皮劃艇運動員從開始運動到20s的需氧量高于攝氧量，導致運動開始時氧虧較大，40s時需氧量達到最高值而氧虧量開始減少，到75s后兩者達到穩定狀態［4］，終點前沖刺階段表現的爆發力需要無氧供能系統提供能量。

比賽距離不同，三大供能系統所占比例也不同，有研究在室內分別模擬靜水皮艇500m和10000m訓練后發現，皮艇運動員完成2min劇烈運動后平均心率可達（184±9）次／min，45min運動期間平均心率為（170±8）次／min，500m后血糖、6－磷酸葡萄糖、乳酸濃度顯著增加，同時磷酸肌酸（CP）和糖原顯著降低；10000m后血糖無顯著變化，糖原顯著降低［5］。P.Zamparo等人從總能量代謝消耗與距離的比率推算出消耗的能量，發現皮艇運動員500m項目的運動員有氧供能占比60.45%，糖酵解供能占比26.87%，磷酸原供能占比13.43%，而1000m項目的運動員有氧供能占比83.34%，糖酵解供能占比8.67%，磷酸原供能占比8.00%［6］。Hassane Zouhal等人利用缺氧累積法（AOD）對皮艇運動員有氧、無氧代謝貢獻比率進行研究，發現500m項目有氧占78.30%，無氧占21.70%，1000m有氧占86.61%無氧占13.38%［7］。說明即使對于短距離的皮劃艇項目，也同時需要有較高的有氧和無氧能力。國內研究發現200m皮艇項目，其中39.4%的ATP－CP供能，28.8%的糖酵解供能，31.8%的有氧供能，其中無氧供能占比約70%［8］；500m皮艇項目的有氧供能為59.6%±11.6%［9］。

綜上所述，皮劃艇項目從距離上劃分為三種，其供能方式也有所不同，200m項目距離短，所用時間短，其動員的主要能源系統是磷酸原和糖酵解系統，500m項目為女子項目，屬于速度耐力項目，1000m為男子項目，由有氧供能系統占主導地位。

2 靜水皮劃艇項目訓練負荷監控研究進展

2.1 皮劃艇訓練負荷強度的監控

負荷強度是給予身體足夠刺激并產生良好適應的保證，但同時，不當的訓練強度也是造成運動損傷的誘因之一。心率（HR）、血乳酸（Bla）以及血清肌酸激酶（CK）等指標均可用來監控運動強度。

心率可分為基礎心率、安靜心率和運動即刻心率等，是判斷運動員訓練強度、恢復程度和訓練水平的主要指標［10］。乳酸是糖酵解代謝的產物，安靜狀態下Bla值是1mmoL／L左右。運動時受運動時間、強度、糖原儲備量及氧氣攝取利用和機體清除乳酸的能力等因素影響，會有明顯波動，在強度持續增加時會出現拐點，此時對應的心率為乳酸閾強度心率，此后運動能力受到影響，可能是乳酸通過影響6－磷酸果糖激酶（PFK）的四級結構而反饋抑制糖酵解能力［11］。訓練前或比賽前的身體狀況、運動中或運動后恢復期的訓練強度、乳酸閾水平訓練或極量（次極量）負荷訓練時的狀態均會影響Bla水平，結合心率和主觀體力活動量表（RPE）可判斷訓練計劃有效性［12］、防止運動強度過高［13］。

皮劃艇項目中，乳酸閾訓練法是發展有氧耐力最好的方法之一，Heuberger等人對現存的乳酸閾概念進行重復性測試，發現變異系數（3.4%－8.1%）較低，說明乳酸閾概念已達成共識，然后利用乳酸閾分別預測耐力項目的計時測試和正式比賽的機能狀態，具有顯著相關性，分別為0.65－0.94和0.53－0.76［14］，皮劃艇項目訓練時最佳有氧耐力水平是機體內乳酸產生和消除的速率維持在一定范圍內，但Y Li等人研究指出皮劃艇項目運動時乳酸閾在（5.4±0.7）mmol／L的隊員比4.0mmol／L的有氧能力更高［15］，黎涌明的研究指出運動員動用的肌肉量越多則Bla越低，在判斷運動員的Bla時應考慮運動時肌肉參與度以及多級測試法的運用，不能將所有運動項目統一評價［16］。

HR和BLA可以在運動中和運動后即刻監測運動員的負荷強度，HR實時監測且無創，但有研究指出其局限性在于運動員進行最大負荷強度運動時達到個體最大心率后不會隨運動強度的增加而升高，最大強度運動無法監控［17］，而BLA只能在運動后進行測試，且低運動強度變化不明顯。因此，提高有氧耐力的乳酸閾訓練法是典型的心率和乳酸共同完成的訓練方法。

重點課或訓練周期負荷強度的監控指標除HR和乳酸外，還有肌酸激酶（CK），利用血清CK進行運動強度的監控已經成為監控訓練強度較為常用的指標，系統科學的測試分析，可以為教練員提供了解運動員身體狀況可靠的依據。力量練習或高強度練習后，會損傷肌肉組織中的肌膜、基底膜等，從而導致肌酸激酶、乳酸脫氫酶等擴散入血液［18］。高強度間歇運動使得血清CK值迅速上升［19］，超過正常值（100－300U／L）一定范圍后需要嚴格監控，了解運動員恢復情況，防止出現橫紋肌溶解癥（rhabdomyolysis）。

2.2 皮劃艇訓練負荷量的監控

皮劃艇運動員在一段時間內機體承受的刺激強度、頻率，都是訓練負荷量的表現，長時間運動會對心血管系統、運動系統和內分泌系統等造成影響。血紅蛋白（Hb）、血尿素（BU）、尿十項、血清睪酮（T）、血清皮質醇（C）等指標均可監控運動員的訓練量。

血紅蛋白具有運輸氧和二氧化碳、調節酸堿平衡和免疫的功能，蛋白質和鐵元素是血紅蛋白構成的主要物質，Jadwig等人研究發現，缺鐵性貧血后可溶性轉鐵蛋白受體（sTfR）會升高，同時組內血紅蛋白和紅細胞明顯低于對照人群［20］，而高原訓練或低氧訓練是提高皮劃艇運動員Hb含量的有效手段［21］，有研究顯示賽艇、皮劃艇項目剛上高原第一周會出現Hb下降的趨勢，隨訓練時間增加而逐漸上升［22］，低氧環境刺激促紅細胞生成素（EPO）產生，導致血細胞和血紅蛋白增加，再通過營養的補充，可以提高皮劃艇運動員的血紅蛋白含量。

血尿素（BU）是機體內蛋白質和氨基酸的代謝產物，當糖原耗竭后脂肪無法短時間內提供大量能量時，體內蛋白質分解供能產生尿素擴散入血。研究指出，皮劃艇運動員晨起血尿素的正常參考范圍為3.57－7.14mmol／L［23］，測試后個體差異較大，需進行縱向比較。

尿液指標的特點是無創、簡便，而尿液指標中，蛋白質對運動負荷量更為敏感［24］，所以應用廣泛。劇烈運動后尿中蛋白質數值升高，經過一段時間數值恢復正常水平則表示運動負荷量適宜［25］。

除上述指標，體內激素水平也可以反映皮劃艇運動員的訓練負荷量，常用指標有血清T、血清C，血清T主要功能為合成代謝，血清C作用是分解代謝，兩者共同影響運動后的恢復過程。血清T值男性明顯高于女性，且不同個體差異明顯，需要縱向比較來判定運動員的機能狀態［26］，耐力性運動后血清T顯著降低，72h后回歸基線水平，血清C在運動后有增加或減少，在24h后回歸基線水平［27］，而且研究表明訓練前和賽前血清C與軀體焦慮水平具有相關性［28］，軀體焦慮水平越高，血清C值越高。交感神經過度興奮后，刺激海馬體和大腦其他區域興奮產生焦慮、導致腎上腺皮質分泌皮質醇。

3 皮劃艇專項運動能力監控研究進展

3.1 專項有氧能力監控指標研究

有氧能力是訓練或競賽中運動員必備的一項能力，遺傳因素影響較大，運動員在最大或盡力運動時所能達到最高的耗氧量（VO2）并持續以較高強度運動。評價有氧能力時可通過最大攝氧量（VO2max）、最大乳酸穩態（MLSS）和肌肉氧合水平（SmO2）等方法評價皮劃艇運動員有氧能力。

Daniel等人研究發現皮艇運動員VO2max為（50.43±4.73）mL／（min·kg），劃艇VO2max為（47.88±4.84）mL／（min·kg）［29］，且最大攝氧量與皮劃艇500m、1000m項目的運動成績相關系數為－0.42和－0.39［30］，而Leveque等人研究發現皮艇運動員的VO2max與直線劃水節奏相關（F＝4.08，P＜0.05），VO2max高的運動員會采用更高的劃水節奏［31］。由此可見在皮劃艇500m、1000m項目中VO2max發揮著重要的作用，通過對直道劃水節奏的影響，從而影響比賽成績。

此外皮劃艇運動員有氧能力的評價指標MLSS是指在乳酸產生速率與消除速率處于穩定狀態時進行較高強度運動且可以維持較長時間，乳酸閾指標可作為MLSS的參考標準。Anna Bjerkefors［32］和Brendan［33］等人利用測功儀對皮劃艇運動員進行測試研究，但因其與真實的競賽環境不同，模擬研究有一定的局限性，所以Andrea等人研究發明一種新的水上測試法（on－water incremental kayaking test，WIKT），以MLSS作為評價標準測試皮劃艇運動員的有氧能力，以恒定的速度進行7場4min的比賽，速度依次遞增，中間有1min的被動恢復，每場比賽以T1000（水上1000m試驗）的成績為基準計算［34］。機體運動過程中從肌肉中釋放乳酸后通過單羧酸轉運蛋白（MCTs）轉運，乳酸轉運速率在一定程度上限制了非氧化供能，而NALRmax（恢復期活動中的肌肉乳酸釋放量）與AOD（肌肉累計缺氧量）相關，AOD與MCT1呈負相關、MCT2正相關，所以AOD與乳酸清除能力相關［35］。

有研究指出皮劃艇項目中VO2max與專項耐力成績并不一致［36］，而短距離競賽時尤為明顯。而運動中肌肉氧合程度（SmO2）可以評價骨骼肌內的線粒體氧化能力，訓練后增加且具有顯著性差異（P＜0.05）［37］。血氧不足與最大強度運動狀態下的肌肉脫氧有關，研究中指出低氧血癥（EIH）中肌肉最大脫氧現象出現在最大攝氧量的（93.80±10.10）%，非低氧血癥（NEIH）出現在最大攝氧量的（89.60±12.00）%［38］，這表示血氧充足時，肌肉的工作能力強。而便攜式近紅外光譜（NIRS）是監測組織氧血紅蛋白（O2Hb）、脫氧血紅蛋白（HHb）和總血紅蛋白（THb）的有效方法，以此來對運動員肌肉氧合程度進行評價，有研究表明高強度訓練量和脫氧率相關（P＝0.029）［39－40］。Myriam等人通過多元回歸分析皮劃艇運動員得出的數據后發現，監測背闊肌、肱二頭肌和股外側肌三塊肌肉的肌肉氧合水平（SmO2）來預測200m項目運動成績的準確率達90%，500m和1000m通過此方法預測運動成績的準確率達71%［41］。

3.2 專項無氧能力監控指標研究

皮劃艇項目中出發和沖刺階段是無氧能力的顯著體現，是機體在運動中供氧不足的情況下產生能量供肌肉收縮的能力。測試無氧能力的方法有直接法和間接法兩種，直接法是直接測試肌肉中ATP和CP的含量，間接法包括Margaria臺階實驗和Wingate實驗等。

全力運動10s左右主要是磷酸原供能，15s后糖原無氧酵解，能量代謝和輸出功率達到最大，平均功率與糖酵解供能能力具有相關性［42］，運用皮劃艇測功儀的10s全力劃來評價磷酸原（ATP－CP）供能系統，同時測試血乳酸、心率與測功儀功率共同判定無氧工作能力［43］，無氧非乳酸代謝（AL）與峰值功率（PP）存在顯著相關性（r＝0.71）［44］，峰值功率可以評價ATP、CP儲備量，而ATP、CP儲量越大，無氧糖酵解供能系統啟動越晚，越有利于皮劃艇運動員維持高的輸出功率。有研究指出Wingate實驗中，30s的全力運動時，其中無氧非乳酸代謝占31.1%、無氧乳酸代謝占50.3%、有氧代謝占18.6%［45］，80%以上的無氧供能，這與皮劃艇200m項目的比賽時間接近。而改良后Wingate實驗（WAnT）的峰值功率（WAnT PP）、總功（WAnT work）、運動后血乳酸峰值（WAnT peak La），還有累計缺氧實驗的功率（AOD work）、等速峰值功率（peak isokinetic power）都與200m運動成績顯著相關［46］。

4 小結

靜水皮劃艇訓練中可通過HR、Bla和CK監控運動負荷強度，Hb、BU、尿十項、C和T等監控運動負荷量；專項有氧能力通過最大攝氧量、無氧閾和肌肉氧飽和度評價，最大攝氧量與1000m項目劃水節奏的關系密切，而乳酸閾和肌肉氧飽和度是評價500m和200m較為準確的指標，文獻顯示用5mmoL／L的判斷標準評價皮劃艇運動員乳酸閾對于訓練更具指導意義，其中WIKT試驗可較為準確的評價皮劃艇運動員的有氧能力；皮劃艇運動員的無氧能力主要通過10s、30s測功儀全力劃的峰值功率和平均功率評價磷酸原和糖酵解供能能力，改良后Wingate實驗可以有效評價皮劃艇運動員的無氧供能能力。