兩極型高強度板塊訓練對我國優秀越野滑雪運動員競技表現影響的研究

尹一全，蒼 海，邱招義，邱 森

越野滑雪項目作為冬奧會產生金牌最多的傳統雪上項目，其訓練規律廣受學界關注。研究認為，越野滑雪的體能需求比一般耐力項目更為復雜，短距離項目競技表現與無氧能力（Hébert-Losier et al.，2016；Losnegard et al.，2012；Mikkola et al.，2010；Staib et al.，2000；Wisl?ff et al.，1998）以及最大攝氧量（Hébert-Losier et al.，2016；Mikkola et al.，2010；Sandbakk et al.，2010，2011a，2011b）高度相關，長距離項目與最大攝氧量和無氧閾滑行速度（Hébert-Losier et al.，2016；Losnegard et al.，2014；Wisl?ff et al.，1998）高度相關。因其冬季比賽的特點，適合傳統大周期在較長的準備期中同步發展各項能力。北歐優秀越野滑雪運動員的訓練強度分布特征以及周期訓練特征是重要的研究內容（Solli et al.，2017，2019；T?nnessen et al.，2014）。

當運動員訓練量接近上限后易進入高原期，教練員常通過調整各訓練內容占比尋求成績突破。目前，已證實調整力量訓練占比對越野滑雪運動員的積極作用（尹一全等，2020），高強度訓練比例的調整是另一種途徑（Heikki，2003）。北歐優秀越野滑雪運動員常在一般準備期采用高強度板塊突破最大有氧水平（Solli et al.，2017，2019）。與之相關的是越野滑雪的訓練強度分布（邱招義等，2021）。兩極化模式雖提出較晚但被廣泛關注（St?ggl et al.，2015），該模式具有低和高強度突出的特征，在優秀運動員訓練中也得到了廣泛肯定（McGawley et al.，2017；Neal et al.，2013；St?ggl et al.，2014）。

我國越野滑雪訓練普遍采用周期模式的金字塔型分布，區別于兩極化模式。本研究之前，受試者已進行22周訓練，呈現訓練瓶頸現象。本研究嘗試通過調整強度訓練比例來提高我國越野滑雪運動員的專項運動表現。

高強度板塊對耐力表現有積極影響（Driller et al.，2009；Helgerud et al.，2007；Sandbakk et al.，2013；St?ggl et al.，2014）。然而，過多的高強度負荷可能影響免疫系統并引起運動員狀態衰退（Halson et al.，2002；Jeukendrup et al.，1992；Jürim?e et al.，2004），使運動員出現傷?。↙i et al.，2012；Svendsen et al.，2015），導致總訓練量及競技狀態下滑。

本研究嘗試以兩極化訓練強度分布作為中周期安排的基礎，在維持總訓練負荷不變的條件下，減少中等強度耐力、力量以及速度訓練的訓練量，嘗試通過高強度負荷提升運動員的耐力表現。除了觀察耐力指標的變化，還需要關注以下3個問題：1）提高高強度訓練的比例，能否提高運動員的最大有氧能力；2）在降低了總訓練時長后，是否會對運動員的長距離表現產生不利影響；3）力量和速度訓練時長的縮減，是否會影響運動員的最大力量和無氧能力表現。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以2019—2020賽季國家越野滑雪青年隊訓練的15名男、女運動員為研究對象，其中，男子5人，女子10人（表1）：男子中健將級3名，一級運動員2名；女子中健將級6名，一級運動員4名。本研究通過北京體育大學運動科學實驗倫理委員會批準（批準號：2020108H）。

表1 受試運動員訓練前部分指標Table 1 Indicators before Training Intervention M±SD

1.2 研究總體設計

實驗前后分別進行測試，測試指標：專項運動成績（長距離、短距離滑行成績）、有氧相關指標（最大有氧能力、運動總效率）、力量相關指標（上下肢最大力量、下肢爆發力、下肢反應力量）、無氧相關指標（上下肢無氧功）。

實驗在8周中將高強度負荷集中于4個負荷周，并穿插4個調整周（McGawley et al.，2017）；保持8周實驗的平均訓練負荷與實驗前保持一致；減少中低強度時長和總訓練時長，提高高強度訓練的比例，訓練負荷控制采用訓練沖量累加的統計方法（De Koning et al.，2013）；減少力量訓練和速度訓練（表2）。

表2 訓練內容設置Table 2 Details of Training Intervention

1.2.1 高強度耐力訓練設置

8周訓練實驗中，平均每周進行4～5次的高強度訓練課，高強度訓練時長累積超過2.5 h，高強度訓練負荷累積達到450TRIMP。強度訓練形式包括持杖登山、專項滑行及循環力量強度訓練等，其負荷控制參考相關研究設置（M?lmen et al.，2019）。

1.2.2 總訓練負荷及中低強度耐力訓練設置

保持總訓練負荷約1 400TRIMP，低強度訓練時長約13 h，低強度訓練負荷約780TRIMP，在調整周進行1次中等強度訓練。

1.2.3 力量及速度訓練設置

將前期多組數、多重復次數的力量耐力訓練，調整為低重復次數、低組數、短時間的最大力量訓練；在調整周的低強度訓練課中穿插1次速度訓練。

1.3 測試與訓練方案設計

實驗前測、后測采用同樣的測試流程（圖1）。

圖1 測試流程Figure 1. Test Program

1.3.1 滑行測試

測試場地為全長1.3 km的室內雪道，高度差23 m。測試包括男子、女子短距離（1.2 km），男子長距離（15 km）和女子長距離（10 km）。受試者統一使用Fischer SKATE IFP雪板，測試期間不打雪蠟。

1.3.2 最大有氧能力測試

分別進行跑臺和滑雪測功儀的遞增負荷測試，并用Cortex Metalyz肺功測試儀進行氣體代謝分析。跑臺攝氧量：跑臺測試使用經典Bruce遞增負荷方案。測功儀攝氧量：男子從40 W開始每2 min增加20 W，女子從30 W開始每2 min增加15 W（Alsobrook et al.，2009）。判斷達到O2max標準為：1）繼續提高坡度速度的情況下受試者攝氧量基本保持不變甚至稍有下降；2）呼吸商≥1.10；3）心率接近或達到最大心率。

1.3.3 無氧功測試

下肢無氧功：使用MONARK 894E型號功率自行車，采用經典溫蓋特測試方案。

上肢無氧功：使用Concept2滑雪測功儀，采用坐姿在30 s內進行全力滑行，男子運動員阻力統一使用第10檔，女子運動員統一使用第5檔（Alsobrook et al.，2009）。

1.3.4 力量與爆發力測試

使用經典方案測試臥推、深蹲、下蹲跳和靜蹲跳。

1.4 相關測試指標計算方法

極化指數（polarized index，PI）計算公式（Treff et al.，2019）：

其中，Z1為低強度用時；Z2為中強度用時；Z2為高強度用時。

離心利用率（EUR）計算公式（Young，1995）：

2016年濟南大學與銳捷網絡就“計算機網絡”課程進行產學合作。同年，銳捷網絡獲得教育部高等教育司(以下簡稱“高教司”)頒發的“2016年產學合作協同育人項目合作伙伴獎”。學校對“計算機網絡”課程進行教學改革，進一步推進產學融合與校企合作，為國家新產業、新業態、新經濟發展培養新型人才提供教育教學服務。

EUR=（CMJ-SJ）/SJ×100%

其中，CMJ為反向蹲跳；SJ為半蹲跳。

1.5 訓練的數據統計指標細節

使用心率強度追蹤各訓練區間的耐力強度區間時長（Sylta et al.，2014），力量組男、女各抽取3人佩戴心率采集設備，心率采集設備使用Polar V800搭配Polar H10型心率帶，通過Polar Flow進行數據的回歸統計，以挪威奧委會確定的心率區間（Seiler et al.，2006）為標準進行強度監控（LIT：60%～80%；MIT：81%～87%；HIT：88%～100%），計算HIT、MIT和LIT占比。

使用訓練模式運動形式分類辦法對所有訓練進行統計（圖2）。

圖2 訓練分類統計方法（T?nnessen et al.，2014）Figure 2. Training Distribution Statistical Method（T?nnessen et al.，2014）

訓練負荷統計采用TRIMP算法（training impulse），即總訓練負荷等于每堂訓練課的訓練沖量之和，1 min的LIT、MIT、HIT分別給定1、2、3的TRIMP得分（Solli et al.，2019）。力量訓練時間從力量課熱身開始到力量訓練結束作為單次訓練時長，單位時間為1TRIMP；速度訓練的每次加速沖刺為2TRIMP。

1.6 數理統計與結果呈現

使用SPSS 26軟件對數據進行處理，結果用M±SD表示，使用配對樣本的Wilcoxon符號秩和檢驗對進行前后測試結果數據進行分析，P＜0.05和P＜0.01分別表示具有顯著性和非常顯著性差異，使用皮爾遜相關系數計算相關性。使用Graphpad Prism 9對所有數據的比較結果進行可視化處理。

2 結果與分析

2.1 8周實驗訓練統計

8周實驗期，受試運動員周平均訓練時長下降了13.7%，負荷提高了2.4%（1 374 vs 1 407TRIMP）。耐力訓練時長降低了13.4%，力量訓練時長降低了18.8%，速度訓練減半，專項訓練比例從61%增加至65%。LIT和MIT訓練分別降低了23.5%和61.6%，HIT訓練增加了262.5%。

周期訓練的極化指數從1.86提高到2.91，從典型的金字塔型轉換為兩極化訓練強度分布模式（表3）。

表3 實驗期與實驗前的周平均訓練分布Table 3 Weekly Training Distribution across Pre and during Intervention Period M±SD

2.2 身體形態及力量相關指標

圖3 訓練前后最大力量變化Figure 3. Change of Maximum Strength before and after Training

圖4 受試者訓練前后爆發力相關指標變化Figure 4. Changes of Explosive Power Related Indexes of Subjects before and after Training

表4 身體形態及力量相關指標部分數據Table 4 Result of Body Shape and Strength Indicators M±SD

無氧能力指標中，男子測功儀和女子自行車的平均功率略有提升，男、女運動員的自行車峰值功率皆有下降（男子上肢平均功率vs峰值功率：0.8%vs-0.3%，下肢平均功率vs峰值功率：-0.4%vs-1.4%；女子上肢平均功率vs峰值功率：-1.3%vs-3.4%，下肢功率：0.5%vs 0；圖5）。

圖5 訓練前后無氧功率變化Figure 5. Changes ofAnaerobic Power before and after Training

2.3 有氧能力相關指標

男、女運動員在2個攝氧指標上都有顯著提升（表5，圖6）；測功儀測試結果顯示，男子運動員攝氧水平有提升（絕對值1.89%±0.81%，P＜0.01；相對值1.45%±1.20%，P＜0.01），女子運動員攝氧水平略有提升（絕對值0.90%±1.70%，相對值0.98%±1.42%，P＜0.01）；男、女運動員的O2max測功儀絕對值提升非常顯著（男：1.89%±0.81%，女：0.9%±1.7%，P＜0.01），由于體質量的增加，相對值提升幅度略?。校?.45%±1.20%，女：0.98%±1.42%，P＜0.01）。

圖6 受試者訓練前后攝氧量變化Figure 6. Changes of Oxygen Uptake before and after Training

表5 有氧相關指標結果Table 5 Aerobic related Indicators Results M±SD

男、女運動員GE都有顯著提升（男：1.60%±4.85%，P＜0.01；女：1.50%±3.32，P＜0.01；圖7）。脂肪酸耗氧比例都有所提高（男：29.52%±23.13%，P＜0.01；女：8.9%±10.16%，P＜0.01；圖7）。

圖7 受試者訓練前后總效率變化Figure 7. Changes of Total Efficiency of Subjects before and after Training

2.4 專項成績

在長距離和短距離專項測試上，男、女運動員成績都有顯著提高（男：短距離1.53%±1.50%，P＜0.01；長距離2.04%±1.18%，P＜0.01；女：短距離2.27%±1.52%，P＜0.01；長距離1.99%±1.90%，P＜0.01；表6）。

表6 滑雪測試結果Table 6 Ski Test Results M±SD

3 討論

有研究認為，影響耐力訓練收益的3個變量是訓練負荷總量、高強度訓練量和訓練強度分布，其中總訓練量是最重要因素（陳小平，2008；Seiler，2016）。本研究只改變了強度訓練、極化特征和周期安排形式3個次重要指標。其他強度訓練研究，多數都未控制訓練量此變量，同時受試者也缺乏強度訓練經驗，容易出現顯性結果，本研究雖然缺乏空白對照組，但由于控制了訓練量因素，提高了實驗難度。在最終的實驗結果中，成績與有氧指標都有顯著提升，這證實了相關研究關于強度訓練對有氧能力積極影響的觀點。實驗中觀察到許多受試運動員在無氧能力以及體質量上有所降低，如果長時間保持這種訓練模式，可能會對運動員產生不利影響。因此，本研究需要從提升原理和使用方法兩個角度對極化的高強度板塊訓練模式的使用進行說明和建議。

3.1 長距離成績提高源于體能水平，短距離成績提高源于比賽節奏模擬

8周的兩極化強度板塊訓練后，受試者長短距離的成績都顯著提升，并且長短距離提升的比例相似。介于本研究為前后測對照實驗，不能完全排除因技術積累以及對賽道熟悉程度提高造成的影響，但耐力相關指標顯著性變化對短成績的提升具有很強的指向性。O2max、GE以及脂肪酸供能比例的全面提升對長距離比賽有明確的積極影響，而短距離的提升則可能與高強度專項訓練中速度與技術的適應性提升更為相關，雖然有研究認為最大攝氧能力也是短距離的重要影響因素（Hébert-Losier et al.，2016），但也指出攝氧能力對短距離的積極影響主要建立在4輪比賽的賽制上，攝氧量高的運動員在決賽輪會有更好的表現。Losnegard等（2012）研究證實，無氧能力可能是影響短距離成績的最重要因素。本研究的短距離實驗只有單輪，最大攝氧能力的作用可能較小，無氧能力可能更加重要，因而需要從技術上去考慮。

3.2 攝氧量和能量代謝效率的提升是極化強度板塊周期的主要優勢

總效率（gross efficiency，GE）是反映能量效率的重要指標（Cavanagh et al.，1985；Costill，1967）。相關研究認為GE與越野滑雪運動表現有關（Sandbakk et al.，2010，2011a）。較高的I型肌纖維比例和高密度的毛細血管在代謝方面影響GE；結締組織韌性可以在超等長收縮中提高能量回收效率和GE（任占兵，2010），本研究中GE的提升可能主要來源于肌纖維有氧代謝能力的提升。

從供能物質對比賽的直接影響來看，更高的脂肪動用能力代表了更高的耐力表現。較高脂肪酸動員水平的運動員可以節省糖原，保持運動員在比賽的最后階段利用糖原快速供能進行加速沖刺的能力。綜合分析，GE和脂肪酸供能比例的提高能夠提升運動員長距離的運動表現。

3.3 對無氧能力的潛在消極影響是極化強度板塊長期使用的主要問題

本研究中峰值功率的顯著降低，這可能表明運動員的神經募集有所減退，可能與速度訓練和爆發力訓練減少有關。平均功率的變化也并不明確，這說明高強度的板塊無法有效提升運動員無氧能力，如果持續更長時間，可能會產生顯著的下降。較高的無氧能力可以讓運動員在上坡中保持滑行效率，并在下坡中進行恢復，無氧能力的衰退無疑會產生消極影響。在所有同時出發的小項中（短距離和50 km集體出發），無氧能力能夠支撐運動員的變速以及終點沖刺。

本研究的實驗設計參考Solli等（2019）的研究，保證了較少的最大力量刺激。最大力量訓練可以刺激神經募集肌肉的能力和快肌纖維（于洪軍等，2016），適當抵消強度負荷帶來的消極影響。研究顯示，最大力量未衰退，這表明板塊期的最大力量刺激是有必要的。

女子運動員在臥推指標上的提升皆低于同組男子運動員的提升幅度，這可能與女子運動員先天的身體形態以及激素水平有關，說明女子運動員上肢力量訓練收益較低，也有研究支持此推論（Skattebo et al.，2016），故需要考慮女子運動員的力量訓練設計。

總體來看，運動員的神經肌肉募集能力受到最大力量刺激的影響下降較慢，但無氧能力或許已經出現了下降的趨勢，這可能反映了高強度板塊訓練的缺點。

3.4 對兩極化強度板塊的反思與補充

從金字塔型模式變為兩極化的高強度板塊模式，對運動員的體能影響如下：1）大量增加強度訓練的比例，能夠提高受試者的最大有氧能力；2）降低訓練時長，未對受試者的專項表現產生不利影響；3）保持最大力量刺激但降低了力量和速度訓練總量，雖暫時未影響最大力量水平但已經出現爆發力和無氧能力下降的情況。由此可見，使用極化高強度模式，可能會出現不同能力此消彼長的現象，大肌肉量可以帶來更大的氧氣需求，并在強度訓練中對循環系統產生更高的刺激，運動員會產生心臟輸出量能力提高、毛細血管密度提高以及線粒體密度增加等一系列生理適應，但無氧能力增長和有氧能力增長具有不同的生理結構基礎，兩者之間會出現矛盾（Docherty et al.，2000）。因此，長期進行極化板塊強度訓練會讓肌肉需氧能力衰退，可能導致O2max下降。

從研究假設與設計看，高強度訓練的實證研究短期內容易產生耐力表現增長的積極結果，但缺乏對無氧能力和力量能力變化的重視，同時也容易忽略強度訓練在運動員的長期提高中可能產生的消極影響。因此，在中周期的高強度耐力訓練后，需要在下個中周期內補強運動員的其他能力，增加基礎力量訓練、爆發力訓練以及發展無氧水平的短間歇速度訓練，提高運動員的無氧、力量和速度表現，促進運動員長期發展。

4 結論

從金字塔模式轉變為極化高強度板塊模式后，運動員的長距離、短距離專項成績都有顯著提升。

降低了力量訓練和速度訓練的總時長后，受試者的無氧能力在某些方面略有降低，這表明極化高強度板塊可能對無氧能力具有消極影響。由于保持了少量最大力量訓練，受試者的最大力量指標未降低。

長期進行極化高強度訓練可能會因無氧能力和力量能力衰退導致最大有氧能力的發展瓶頸，進而導致成績進入平臺期。需要在下一個中周期中通過力量、速度等無氧的刺激保持運動員的體能水平，支撐運動員的長期發展。