速度滑冰運動員不同運動方式最大攝氧量的研究

滕海坤,邵中平,李 欣

(黑龍江省體育科學研究所，哈爾濱 150008)

機體在運動過程中就是一個能量消耗的過程，而人體內的能量消耗主要通過無氧代謝和有氧代謝兩種方式進行。根據能量代謝方式的不同，我們把運動能力也進行了劃分，分為有氧運動能力和無氧運動能力。評價運動員的有氧能力，我國各運動隊普遍采用運動心肺功能測試（CPET）的方法，用它來監測運動員機體在運動中的最大攝氧量（VOmax）、心率（HR）、無氧閾（AT）、通氣量（VE）等一系列數據指標的變化，從而客觀全面地評價運動員的有氧能力。

速度滑冰是體能類主導的項目，需要運動員具有較強的有氧能力。有氧能力是無氧運動的基礎，也是運動員恢復能力強弱的重要因素。對速度滑冰運動員進行定期的CPET，以此來監控和評價運動員的有氧能力是十分必要的。在實驗室內進行CPET主要采用兩種方式：跑臺和功率自行車，而對于速滑運動員進行心肺功能測試時，研究人員一般都采用騎功率自行車的方式。因為速滑運動員在夏季陸地訓練時，經常采用騎自行車的方式作為主要的輔助訓練，所以從專項特征的角度出發，我們選擇更為接近速滑運動特點的騎功率自行車的方式進行測試。雖然功率自行車與速度滑冰運動方式比較接近，我們也習慣于用騎功率自行車的方法對速度滑冰運動員進行CPET，但它是否真的能夠客觀地評價速滑運動員的有氧能力還需進一步考證。本次研究意在考證兩種運動方式下的有氧能力評定是否存在差異，如果有差異，各項指標差距有多大？進而評價運動員陸地所采用的輔助訓練方法是否適宜，是否可以滿足速度滑冰專項訓練的需求。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以國家隊、黑龍江省、吉林省、河北省等70名速度滑冰運動員為研究對象，其中男運動員47人。女運動員23人；國際健將10人、健將25人、一級運動員21人、二級運動員14人。運動員無傷病，測試前1周內無大負荷訓練，能夠配合完成所有測試。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗研究法

實驗采用LODE-Corival Cpet功率自行車、CORTEX-MetaMax 3B氣體分析設備、POLAR V800心率表進行測試。測試地點與環境為：黑龍江省體育科學研究所冬季運動訓練監控重點實驗室，海拔高度127 m，室溫25℃，空氣濕度30%～40%；黑龍江省冰上訓練中心速滑館，海拔高度127 m，室溫12℃，空氣濕度40%～50%。

1.2.1.1 實驗室直接測定法

受試者在實驗室利用功率自行車進行極限運動至力竭，使用氣體分析儀直接測定攝氧量等指標。

實驗要求：測試前，受試者騎行10 min熱身，心率保持在100～120 b/min左右，然后休息5 min至安靜心率開始測試。男運動員起始功率150 W，每3 min遞增50 W；女運動員起始功率100 W，每3 min遞增25 W，要求跟隨節拍器以80～90轉/min速度騎行，騎至力竭。測試結束后，排除異常數據，確定VOmax等測試結果。

1.2.1.2 冰上直接測定法

受試者在冰上進行滑冰專項極限運動至力竭，使用氣體分析儀直接測定攝氧量等指標。

實驗要求：測試前，受試者自由滑行10 min熱身，心率保持在100～120 b/min左右，然后休息5 min至安靜心率開始測試。男運動員起始速度42 s/圈，每2圈速度提高1 s；女運動員起始速度44 s/圈，每2圈速度提高1 s，要求動作標準、速度準確，滑至力竭。測試結束后，排除異常數據，確定VO2max等測試結果。

通過CPET，獲取運動員的VOmax（測試指標以VO簡化表示）、HR、AT、VE等相關數據信息。

1.2.2 統計方法

2 研究結果

在實驗室里測試產生的數據是運動員在各種條件最佳的情況下所獲得的，是最接近運動員真實運動能力的數據，能夠比較真實地反映出運動員應有的水平。相對于實驗室所做的測試，在冰場上進行CPET由于受場地環境、裝備和滑行姿勢等影響，運動員不能完全發揮出應有的水平，各項指標的數值會發生一定的偏差。

2.1 男運動員CPET結果

通過實驗室與冰上兩種方法進行CPET所獲得的各項指標可以看出，男運動員冰上滑行測試所獲得的各項數據都低于實驗室所獲得的數據，有些數據指標有明顯差距，有些數據指標差距略小或者無明顯差距。根據統計分析，最大攝氧量的峰值（VOpeak）、最大攝氧量（VO）和最大攝氧量絕對值（VO/kg）三個指標P＜0.01，說明在兩種運動方式中有極顯著性差異；有氧閾（VT）、無氧閾（VT）兩個指標＜0.05，說明在兩種運動方式中有顯著差異；而脈搏氧（VO/HR）、HR、VE三個指標＞0.05，說明在兩種運動方式中無顯著性差異（表1）。

表1 男子速度滑冰運動員實驗室和冰上CPET指標數據統計Table 1 Indicator data statistics of speed skating male athletes in the lab and on ice CPET

將兩組測試所獲數據的百分比進行對比，發現兩組數據中差距最小的是HR，幾乎沒有變化，說明兩種運動方式對該指標的影響不大；但是其他指標都有不同程度變化，其中差距最大的是VOpeak、VO/HR和VO，差距達到17%～20%， 其次是VO/kg、VT和VT，差距約在10%～14%（圖1）。

圖1 實驗室和冰上CPET各項指標百分比對比（男）Figure 1. Indicators percentage comparison of in lab and on ice CPET(for male)

2.2 女運動員CPET結果

通過實驗室與冰上兩種方法采集女子速度滑冰運動員的數據， VT、VOpeak兩個指標＜0.01，說明在兩種運動方式中有極顯著性差異； VT、VO、VO/kg和VO/HR四個指標＜0.05，說明在兩種運動方式中有顯著差異（表2）。

表2 女子速度滑冰運動員實驗室和冰上CPET指標數據統計Table 2 Indicator data statistics of speed skating female athletes in the lab and on ice CPET

將男、女運動員數據進行對比，可以發現女子運動員整體趨勢與男子運動員基本相同，冰上測試所獲得的各項數據低于實驗室所獲得的數據；數據的變化男、女運動員趨勢相同，但是有些數據女子運動員卻與男子運動員出現了明顯不同的變化。因男子運動員的VO/HR指標＞0.05，表明女子運動員的有氧能力弱于男子運動員；而HR、 VE兩個指標＞0.05，說明兩種運動方式無顯著性差異。

將女子運動員兩種方法測試所獲數據的百分比進行對比，差距最大的是VT和VT，分別達到了45%和約31%，與男子運動員對比出現了不同，說明女子運動員的有氧能力較男子運動員差，尤其是專項有氧能力；其次是VO/HR、VOpeak和VO，差距大約在10%～14%，與男子運動員基本變化一致，只是女性數值略低于男性；兩組數據差距最小的依然是HR和VE，幾乎沒有變化，說明兩種運動方式對心率和通氣量指標的影響不大（圖2）。女子運動員與男子運動員出現相反變化的是HR，雖然HR整體波動都不大，但是趨勢與其他指標呈相反狀態，表明女子運動員的冰上心率要高于實驗室心率。

圖2 實驗室和冰上CPET各項指標百分比對比（女）Figure 2. Indicators percentage comparison of in lab and on ice CPET(for female)

3 討論與分析

3.1 速度滑冰和自行車運動項目的特點及測試環境影響

速度滑冰和自行車運動都是周期性的體能類項目，需要運動員具有較強的有氧和無氧能力；運動方式都需要依靠運動器材、以腿部蹬伸發力；姿勢上都需要上身部分俯下，與地面接近平行，所以自行車與速度滑冰運動具有一定相似性。但速度滑冰和自行車運動相比，不同點也很明顯：首先，兩者身體的支點不同，自行車的支點在車座上，運動員整個身體的重心都落在這個支點上，而且這個支點相對穩定。而速度滑冰運動員的身體支點在遠端腳部的冰刀上，而且這個支點不穩定，需要不停地用左右腳進行切換，重心也一直在移動變化中。其次，兩者腿部的蹬伸角度、方向也不同，自行車運動腿部發力就是在垂直于地面的兩個圓盤內高速旋轉蹬伸，沒有其他的因素干擾；而速度滑冰運動腿部蹬伸的方向是向身體的側下后方，蹬伸的角度無法量化，每個人都略有不同。再次，運動時兩者動用的下肢肌肉不完全相同，速度滑冰運動多于自行車運動。功率自行車CPET是在實驗室內進行，環境穩定，溫度適宜舒適，干擾因素少，運動員能夠充分發揮出自己的能力，所測數據更能準確反映出運動員的身體機能狀態和能力。速度滑冰CPET只能在冰場進行，比較寒冷，一般都在0℃以下甚至更冷；冰場的環境也相對較復雜，測試時干擾因素較多，運動員不能夠充分發揮出自己的水平。因此，把實驗室功率自行車CPET獲取的相關數據作為標桿，與冰上環境下測試獲得的數據進行對比分析。

3.2 速度滑冰和自行車CPET的差異

從生理學角度出發，觀察速度滑冰運動員在冰上CPET獲得的各項數據，與實驗室功率自行車所測得的數據對比。得出無論是男子運動員還是女子運動員 ，與攝氧量相關的指標冰上測試的各項數據都低于實驗室功率自行車測試所得數據，這與國外學者研究的結果相同：Vaningen等人測得速滑運動員的VOmax要低于自行車和賽跑運動員，功率自行車上測得的VOmax要比速滑中高7.8%；Kandocl等人也發現在自行車比賽中VOmax的值比速滑運動時高約6.1%。這是因為運動員在冰上滑行時的低溫環境、特定蹲屈姿勢限制了腿部的血液流動，使肌肉利用氧的能力降低。同時，佩戴測試設備會使運動員的活動受到一定限制，運動員的能力得不到百分之百地發揮，所以最VOmax也相對較低。

在CPET中，VOmax指標是最為重要的，它與運動員心肺功能、氧的轉運能力和肌肉細胞對氧的吸收與利用能力密切相關，是評定運動員有氧代謝能力的重要指標。我們將三種運動方式（實驗室功率自行車、冰上滑行、滑板）獲得的速滑運動員VOmax進行對比，如圖3。

圖3 實驗室自行車、冰上滑冰、滑板三種方式VO2max對比Figure 2. Comparison of VO2max in three ways of laboratory cycling, ice skating and skateboarding

我們通過測試發現，實驗室功率自行車獲得的VOmax數據最高，而通過在冰面上滑行和專項陸地模仿訓練——滑板而獲得的VOmax比較接近，比功率自行車獲得的數據低10%～15%。這說明在速度滑冰的輔助訓練中，滑板和自行車相比更接近速滑專項特征，所以自行車可以作為速滑運動員增強其心肺功能、提高有氧耐力、儲備體能的運動方式，而滑板可以作為其專項有氧能力訓練的輔助手段。

研究表明，在進行逐級遞增運動負荷測試時，存在兩個通氣拐點，分別表示為第一拐點（VT）和第二拐點（VT）。VT表明身體從有氧運動進入混氧運動，VT則表明身體從混氧運動進入真正意義上的無氧運動。在訓練中我們通常所說的無氧閾指的是VT，VT則為有氧閾，VT和VT兩個指標代表的都是運動員的有氧能力。在測試中我們發現：男女運動員的VT、VT兩個指標P＜0.05，說明在兩種運動方式中二者有顯著差異。男子運動員VT、VT的百分比值差約在10%～13%，女子運動員VT、VT的百分比值差約在31%～45%。國內外研究證明，速滑運動員的VT一般比在功率自行車上測得的高10%左右，這與我們的測試結果中的男子運動員相近、女子運動員差距較大。同時因為女子運動員的VO/HR指標P＞0.05，表明同男子運動員相比，女子運動員的有氧能力較差，尤其是專項有氧能力。

自行車訓練手段屬于一般身體訓練范疇，有益于運動員基礎有氧能力的提高，但速度滑冰運動有自己的項目特點，專項能力要求不可或缺。采用自行車訓練手段要有很強的目的性和針對性，必須很好地與速滑的專項特點相結合，才能充分發揮自行車訓練的作用。所以基礎有氧能力的提升可以通過自行車運動等輔助訓練方法獲得，而專項能力必須通過符合專項特點的輔助訓練方法如滑板、滑輪等來實現。因而VT、VT可以作為評定速滑運動員專項有氧能力的指標，用于指導運動員訓練的方向，制定有針對性的訓練計劃，保證運動員的訓練合理有效。

兩種方式CPET獲得的男女速度滑冰運動員HR、VE兩個指標平均差P＞0.05，說明差異不顯著，同時兩者百分比值幾乎沒有變化。因此，HR可以作為監控運動員訓練強度的指標。運動員運動中的HR與運動負荷量和強度密切相關，所以利用運動中的HR來監控訓練負荷是比較可靠、實用的，能夠真實地反映出運動員的訓練狀況，有利于教練員了解運動員訓練的效果和質量，從而保證其運動能力的穩步提升。兩種方式CPET中VE指標無顯著差異，說明兩種測試方法對速滑運動員的VE沒有影響。

4 結語

通過對速度滑冰運動員運用功率自行車和冰上滑行方式進行CPET，了解速度滑冰和自行車運動項目的特點及測試環境的影響。把實驗室功率自行車CPET獲取的相關數據指標作為標桿，與冰上環境下測試獲得的數據進行對比分析，發現兩者之間產生差異的原因，并掌握其間的科學規律。速度滑冰運動員在CPET獲得的VOpeak、VO、VO/kg、VT、VT低于實驗室功率自行車所測得的數據，與國外學者研究結果相同，其主要是由于在冰上滑行時低溫環境、特定蹲屈姿勢、佩戴測試設備造成的。在將實驗室功率自行車、冰上滑行、滑板三種運動方式獲得速滑運動員VOmax進行對比分析后，認為可以把自行車運動作為速滑運動員增強其心肺功能、提高有氧耐力、儲備體能的運動方式，而滑板由于和滑冰運動方式接近，可以作為其專項有氧耐力訓練的輔助手段。VT、VT可以作為評定速滑運動員專項有氧能力的指標，用于指導運動員的訓練方向，制定有針對性的訓練計劃，保證運動員的訓練合理有效。速度滑冰運動員兩種測試方式獲得的HR無差異性，目前在運動員的訓練中已被教練員廣泛使用。將上述方法及測試指標其合理地運用于運動員的訓練中，可以提高訓練的效果，保證訓練質量。