生理生化監控在攀巖速度項目中的應用

方彩華 田 璐 徐培芳 張艷麗 歐陽輝 李文敏 薛曹葉

生理生化監控在攀巖速度項目中的應用

方彩華1田 璐2徐培芳2張艷麗2歐陽輝2李文敏1薛曹葉1

（1.湖南省體育科學研究所 國家體育總局運動機能評定與恢復重點實驗室，湖南 長沙 410082；2.湖南省體操運動管理中心，湖南 長沙 410082）

競技體育的發展離不開科技的支撐，科學訓練才能有效提升競技運動水平，訓練監控是實現科學訓練的重要環節。攀巖項目作為一個新的競技體育項目，隨著其入選奧運會、全運會，競技成績在不斷被刷新，運動訓練的強度和量都在提高，在如此高負荷的情況下，訓練監控是必不可少的。攀巖項目科研工作起步晚，監控的一手數據并不多。如何通過客觀、科學、有效、數字化的監控，了解運動員的機能狀態、訓練負荷、訓練強度、訓練效果以及體能和營養恢復情況，并在借鑒其他運動項目的訓練監控經驗的基礎上，通過訓練和監控指標的變化情況找出攀巖的能量代謝特點、體能特點和項目規律，是一個值得研究的問題。文章結合攀巖速度項目的特點，探討生理生化監控在該項目中的合理應用，為提升其科學訓練水平提供理論參考，對項目的發展意義重大。

攀巖速度項目；生理生化指標；訓練監控；科學訓練

攀巖入選東京和巴黎奧運會，成為奧運會正式比賽項目，標志著攀巖正式從戶外運動轉變為競技運動，尤其攀巖速度項目作為比賽單項列入巴黎奧運會，這大大促進了項目的發展，同時也加大了該項目的競爭。攀巖速度項目在我國的發展較晚，無論是競技水平還是科學研究，都與歐美國家存在一定差距。近年來，我國在該項目上取得了長足進步，進入了國際一流水平。為了保持項目的競技優勢，高科技含量的訓練是最直接、最有效的手段，生理生化訓練監控是科技助力中最基礎也是最重要的一環。生理生化監控其實質就是一個測量、評價、控制的過程，通過生理生化指標測試得到客觀、精確的數據，對數據進行研判和分析，然后對訓練做出反饋[1]。我國競技攀巖的科研工作處于起步階段，研究的數據不多，聚焦速度項目的文獻就更少，筆者立足攀巖速度項目的專項特點，通過長時間的訓練監控，積累了真實可靠的數據，通過對數據的分析進一步了解速度攀巖的能量代謝特點和生理生化特點等，以期為今后攀巖速度項目的科學訓練監控提供參考。

1 攀巖速度項目的項目特征

1.1 攀巖速度項目的競賽特點

攀巖速度項目是在高度為15m人工巖板的固定巖點上完成最快速度的攀爬，技術動作可隨個人特點而變，由起步、途中的加速、后程沖刺等幾個環節組成。運動員需克服自身重力向上攀爬，根據巖點和個人技術特點，可能包含有大幅度的跳躍動作，快速連貫的上下肢攀爬動作。速度項目以時間取勝，對運動員的上下肢的爆發力量、核心的控制能力、上下肢的協調配合能力要求極高；由于巖壁賽道幾乎垂直于地面，只有保護帶來保護，對運動員的心理也是一種挑戰；同時，在競賽規則上，決賽采用淘汰制，失敗即面臨淘汰，賽期心理壓力更突出，比賽節奏容易被心理因素左右，且賽道短，在賽道內調整幾乎不可能，因此該項目的失誤率較高。目前，攀巖速度項目男子世界紀錄為5.20s，女子世界紀錄為6.84s，且成績在不斷被刷新，我國也有一大批優秀攀巖速度選手的成績接近國際頂尖水平具備國際競爭實力，如鐘齊鑫、龍金寶、曹龍、宋懿齡、鄧麗娟、牛笛等。

1.2 攀巖速度項目的能量代謝特點

近年來，攀巖速度項目的成績不斷提高，男子從過去的10s左右提高到5.5s左右，女子從過去的十幾秒到突破7秒，隨著成績的提高，內部能量代謝系統也在發生改變。從供能系統分析，攀巖速度項目單次攀爬屬于典型的以ATP-CP供能系統為主的運動項目，在短時間內獲得最快垂直向上的速度，運動時間小于8s，血乳酸產生較少。但是，研究發現速度項目比賽結束后運動員體內的血乳酸并不低，這需要從該項目的比賽規程和比賽實際情況來分析。首先，速度賽需進行預賽和決賽，從預賽打到決賽需要經過多輪次的對決，有時候還在預賽前安排場地熱身賽，輪次更多，因此該項目正式比賽時并非單程，而是在約為2h的時間里進行多次比賽；其次，決賽采取淘汰制，比賽間歇時間逐漸縮短，運動員的恢復不充分，運動的累積效應開始出現；再者，決賽階段對陣選手水平越來越高，比賽越來越激烈，運動員背負著失誤即淘汰的巨大心理壓力。以上因素使得運動員在比賽中處于完全興奮狀態，機體各組織器官被充分動員，VO2max及心率幾乎接近最高水平，但仍不能滿足機體對氧的需求，尤其進入決賽階段時，運動間歇縮短，進一步加劇機體對氧的需求，磷酸原不完全恢復，此時供能系統由單次攀爬的ATP-CP系統供能為主，過渡到部分糖酵解過程參與，糖原迅速分解生成乳酸供能，因此在攀巖速度項目訓練中發展運動員磷酸原能源儲備的同時，要適當增強其耐乳酸能力，進行相應的耐乳酸訓練。

1.3 攀巖速度項目的體能特點

攀巖速度項目需要運動員有較好的力量素質，主要以專項力量和快速力量為主，包括攀爬的絕對力量、速度力量和速度耐力等，該項目對爆發力要求較高，爆發力也是攀巖速度項目的關鍵制勝因素，然而，力量以肌肉量為基礎，攀巖卻是要獲得克服自身重力垂直向上的速度，控制合理體重非常必要，讓運動員既有足夠的肌肉力量以獲得攀爬的速度，又不至于因為體重過重而影響攀爬的效率。同時，運動員在獲取最快速度時幾乎已經達到了最大心率，因此對運動員的心力儲備也提出了較高要求。再者，攀巖是手腳并用的項目，要求保持軀干核心的穩定，神經——肌肉系統的調控能力也很關鍵。

2 我國攀巖速度項目的訓練監控現狀

我國攀巖速度項目起步晚，但是近年卻涌現了比較多的優秀速度項目選手，隨著項目的發展，越來越多的科技資源開始投入到攀巖速度項目科技研究中。縱觀以往研究數據，主要集中在兩個方向：技術動作的生物力學分析和運動訓練的生化監控。

2.1 對攀巖速度項目技術的生物力學分析

我國對攀巖項目的技術分析從本世紀初才開始，第一次對攀巖技術進行研究始于郭偉等發表的《攀巖運動基本技術初探》[2]，后有專家對攀巖項目的部分動作，例如起步（蔡勇[3]）、竄跳（汪海軍[4]）進行了生物力學分析，開始研究攀巖項目的技術特點。國內外學者利用表面肌電技術對攀巖運動員上肢肌肉的工作情況進行測試，通過表面肌電判斷攀巖運動員前臂在相應負荷條件下其肌肉的疲勞情況，但是研究側重點集中在攀巖運動損傷以及手指發力特征方面。真正以優秀速度運動員為實驗對象進行科研活動，見于郭峰[5]等人的研究，其使用便攜式儀器設備，通過采集我國優秀攀巖速度賽運動員專項訓練過程肌電以及視頻動作，進而了解速度攀巖運動項目的神經肌肉控制特點，發現速度攀巖運動員上肢小肌肉群更容易疲勞，下肢大肌群沒有發生顯著疲勞，而且存在上肢肌肉左右側不平衡的情況，左側上肢肌肉力量較弱。整體而言，相關研究不多，且需要進一步深入。

2.2 對攀巖速度項目訓練的生理生化監控

近年來，逐漸有研究關注到速度訓練的生理生化監控方面。劉傳勤[6]等人對我國優秀攀巖速度賽運動員賽前血乳酸與心率變化特征進行了探究，初次分析了攀巖速度項目的能量代謝特點，以及成績與血乳酸和心率的關系，時隔數十年，攀巖速度項目成績突飛猛進，男女子速度都由過去的10s以上變成5～7s，訓練水平的提高，使得大家對攀巖速度項目的能量代謝有了更為深刻的認識。目前的研究一致認為：攀巖項目屬于典型的速度爆發力項目，對ATP-CP供能系統的依賴較大，在比賽中運動員在短時間達到最大心率水平，而且測試的結果也證實這一點。郭峰[5]等的研究發現速度攀巖成績與血乳酸水平呈現正相關關系，即運動員在運動過程中產生的血乳酸越高其運動成績越差；與心率成負相關關系，即速度攀爬運動員運動中的心率越大其運動成績越好，以上研究進一步證實攀巖速度項目是典型的以ATP-CP供能為主的速度爆發力項目。但是在比賽中，由于比賽間歇時間的縮短、比賽現場的激烈程度、運動的累積效應，在決賽階段，運動員的血乳酸水平較高，甚至大于10mmol/L，隨著訓練水平的提升，相關的研究和監測應加大力度，以獲取更多更新更全面的數據。

3 攀巖速度項目的生理生化監控及應用

攀巖速度項目的運動訓練監控的內容主要有三個方面：（1）對運動員的身體機能進行監控和診斷；（2）訓練負荷的監控；（3）訓練方法和效果的監控。身體機能和訓練負荷的監控需要在總結過去其他項目的經驗上，充分考慮攀巖速度項目特點，訓練方法和訓練效果的評估是重中之重。

3.1 身體機能的監控

身體機能的監控能保證運動員的身體機能狀態，診斷過度疲勞，預防運動損傷。常用于攀巖速度項目身體機能監控的指標有血液學指標（全血五分類）、生理機能指標（晨脈、有氧能力、無氧能力）、激素（睪酮、皮質醇）、訓練負荷相關指標（心率、血乳酸、CK、尿素）、內分泌指標（血清睪酮和皮質醇）等，血液學指標應每周監測，生理機能和內分泌指標需做長期監測，有氧和無氧能力建議定期測試，睪酮和皮質醇建議1次/月，訓練負荷的檢測則需要根據訓練計劃及時開展。測試指標的評價需結合運動員的整體表現、訓練前后的狀況以及不同運動員的個體差異進行評價。

表1列出了某隊優秀攀巖速度項目運動員近3年（2018.6-2021.4）機能測試指標的情況。

表1 某隊優秀攀巖速度項目運動員機能測試情況

血液學主要測試指標白細胞（WBC）主要反映運動員的免疫情況，如果白細胞過高則提示體內可能存在免疫反應或者炎癥，白細胞過低可能提示免疫功能處于較低水平，從表中可以看到運動員的白細胞水平正常，提示整體免疫情況良好，結合實際情況，全隊未出現群體感冒等狀況；血紅蛋白（Hb）與訓練、恢復、營養都有關系，在階段訓練計劃實施初期、大強度訓練課后、運動員對運動負荷不適應及營養恢復不充分時，運動員會出現血紅蛋白降低的情況，如果下降超出10%應引起注意，查明原因并采取相關措施，表2中8WXX曾在2019年初出現了血紅蛋白下降的情況，反觀其訓練情況，發現其經常在教練員安排調整休息的時候自己加練，后經和教練員、運動員溝通，讓運動員認識到科學訓練的重要性，調整訓練節奏，血紅蛋白逐漸回升。內分泌指標睪酮和皮質醇主要反映運動員的恢復能力和機能狀態，睪酮水平較高，提示合成代謝旺盛，恢復能力較好，男性運動員成年后睪酮水平較穩定，但訓練會引起其水平波動，應定期測試、跟蹤，建議每個月測試一次，如發現睪酮水平下降明顯，應及時反饋避免出現運動性疲勞。

晨脈在身體機能監控中主要反映運動員的身體恢復情況，研究證實身體出現疲勞時，晨脈呈現波動，待疲勞恢復，晨脈回復到原有水平，一般根據監測情況來判斷晨脈波動情況，如長時間晨脈加快應引起重視查明原因，注意運動員是否有失眠等影響恢復的情況，排除其他異常情況應考慮運動員是否有疲勞情況的存在。

體脂率在攀巖速度項目中之所以重要是因為攀巖運動員在巖壁上攀爬時，需要克服自身的體重，體重越低，需要克服的阻力越小，但難以獲得較好的肌肉絕對力量；而肌肉量多，體重也會增加，雖能保證肌肉的最大力量，但需克服重力做的功越多，也就是越費勁，因此，根據每個運動員的情況找到一個合適的點很重要，于優秀運動員而言，體脂率甚至要做到精確控制。以往研究證實專業攀巖運動員的體脂率在5%-7%左右，而攀巖愛好者的體脂率約為13%-15%，表1列出了某隊運動員體脂率水平，測試儀器采用韓國產Inbody體成分測試儀，測試結果顯示男子隊員體脂率在7%-10%左右，而女子運動員體脂率高于男子運動員，整體水平低于15%，高于以往研究報道的水平。優秀女運動員1DXX的體脂率在進入國家隊以前的測試中均值為14.8%，經過兩年的訓練后，體脂率水平維持在10%-12%之間，訓練成績進步很大。運動員坦言，合適的體脂率可以讓其主觀上感覺攀爬相對輕松，并獲得較好的攀爬成績，這也說明體脂率在攀巖速度項目中的重要性。但目前較少研究專注于高水平運動員體脂率與攀巖速度項目成績的必然關系。對于運動員而言，做好體重精細控制、保持合適體重及體脂率將是速度項目的重要一環，也是科研工作中需更深入研究和總結的內容。

3.2 訓練負荷的監控

訓練中運動負荷的監控是攀巖科研工作的重點，是對訓練的最直觀的反饋。一般訓練中采用心率、血乳酸、CK對訓練強度進行監控，訓練前后及次日晨測試尿素、血紅蛋白對負荷量和恢復情況進行監控，評價基本與其他同類項目相類似[1，7，8]。

為了摸清項目特點及運動員的競賽特點，常在測試賽、模擬賽以及正式比賽中對運動員的相關情況進行測試。如表2列出了某隊部分隊員模擬比賽時血乳酸（La）和心率（HR）的情況。測試儀器采用日本京都Lactate Pro便攜式血乳酸儀、芬蘭制造Polar心率測試系統，血乳酸測試取耳血進行測試，采血時間為安靜狀態下，每輪次比賽后1分鐘，同步測量心率。

由表2可以看出：該兩名運動員安靜血乳酸水平均正常，低于2mmol/L，而在比賽中，兩名運動員的血乳酸變化情況略有差異，ZXX在每一輪比賽后能獲取更高的心率和更低的血乳酸水平，所有輪次的血乳酸測試都在4.3mmol/L以內，心率幾乎接近最大心率，提示其比賽中大部分能量來源于ATP-CP系統，糖酵解供能比例較小，心力儲備強、動員快；而WXX在預賽后血乳酸水平就升高到6.3mmol/L，決賽階段隨著比賽的推進，其血乳酸水平逐漸升高，明顯高于ZXX，但整體心率升高不如ZXX高，提示：WXX在攀爬中ATP-CP系統動員不足，糖酵解供能比例較高，糖酵解供能輸出功率明顯低于ATP-CP系統，心力儲備沒有完全被動員，攀爬成績ZXX明顯好于WXX，進一步證實以上分析。對比2011年劉傳勤等[6]對我國優秀攀巖速度賽運動員賽前血乳酸與心率變化特征研究，當時速度攀爬運動員完成15m攀爬的運動成績在7.2～13.8s之間，所有運動員完成15m速度攀爬休息3min后的血乳酸水平為5.2～7.7mmol/L，最大心率范圍為161～185beat/min，目前國際公認以ATP-CP供能系統為主的運動項目運動時間為6～8s，超出時間后，機體更多動員糖酵解供能系統，血乳酸升高，當時攀爬時間大部分超出8s，磷酸原儲備不足，糖酵解供能比例增加。而今，高水平男子運動員成績約為5.5s左右，女子突破7s，其攀爬耗時已經明顯縮短，大部分都能在8s以內完成，運動時的供能系統發生了很大的改變，運動時體內的供能系統逐漸轉變為主要依靠ATP-CP供能系統，由表2可以看出，ZXX預賽中血乳酸水平逐漸低于4mmol/L，到決賽階段，才逐漸開始上升。血乳酸和心率與運動成績的相關關系依然不變，血乳酸與攀爬時長呈正相關，最大心率與攀爬時長之間呈負相關。即水平越高的運動員，心率越高，血乳酸水平越低；反之，水平越低的運動員，心率越低，血乳酸水平越高。

攀巖速度項目要更多發掘ATP-CP供能系統的供能能力，以獲得最大速度，全力動員心力儲備。值得注意的是血乳酸從產生到釋放有一定的時間，而這個時間每個運動員不盡相同，需要反復測試找出運動員自身規律，從而提高監控的準確性。另外，本研究發現運動水平高的運動員其心臟的動員能力強，在最大強度攀爬過程中能夠達到較高的心率水平。例如國內優秀女子速度攀巖運動員DXX在測試賽中的心率變化特點為：攀爬過程中能獲得最大的心率，攀爬結束后心率恢復較快，再次動員起來也快。

3.3 訓練方法和效果的監控

訓練監控在輔助運動計劃的制定和修正、個性化訓練方案的制定上有數字化、直觀的參考價值。一個訓練方案的制定有其針對性的訓練目標，但是運動員在實施訓練計劃時是否達到預期目標靠肉眼和感覺判斷往往不夠準確，如表3列出某隊兩名優秀運動員一堂典型訓練課的心率和血乳酸的情況。

表3 某隊兩名優秀運動員典型訓練課（1）訓練后血乳酸的情況

該堂課的訓練內容是多組分段練習，訓練目標是提升運動員的耐乳酸能力。每組結束后即刻測試心率，1min測試血乳酸。從訓練監控的數據分析可以看出運動員WXX達到較高的心率的同時，血乳酸水平逐漸升高，到第六組末WXX的血乳酸水平已經上升到12.6mmol/L，說明運動中糖酵解供能系統被動員。LXX整體血乳酸水平呈上升趨勢，但比WXX值略低，后面兩組速度明顯減慢，心率也沒有沖上去。由上表分析，該堂課作為主要沖擊血乳酸水平的耐乳酸訓練，WXX的訓練效果優于LXX，其獲得了較高的血乳酸水平，組間間歇安排合理，LXX的訓練安排沒有獲得較高的血乳酸水平，最后兩組沒有達到教練員的要求。次日晨測試血清CK水平，兩名運動員的CK水平均大于400IU/L，提示該訓練計劃對于肌肉的刺激比較大。

同樣，以提升ATP-CP供能能力為目標的訓練計劃中，選擇單次訓練5～8s（分段訓練），次間休息30s，組間休息3min的訓練計劃，共8組，某隊訓練結束后兩名優秀運動員的血乳酸情況如表4。

表4 某隊兩名優秀運動員典型訓練課（2）訓練后血乳酸的情況

該堂課是計劃訓練ATP-CP供能系統的供能能力，要求輸出功率高，血乳酸產生少，從兩位隊員的訓練監控數據看，WXX基本達到了教練員的訓練要求，而ZXX血乳酸水平練習后呈上升趨勢，且心率輸出也沒有達到最大，說明該隊員此堂課沒有達到訓練效果，練的不是教練員需要的磷酸原能力，應對訓練計劃進行適當修正，可適當延長組內及組間的間歇時間，使ATP-CP有一定的時間恢復，避免過多依靠糖酵解供能，偏離訓練目標。

綜上，訓練監控可以了解運動員的身體機能情況、訓練負荷的情況以及運動員對訓練負荷的應答情況、評價訓練方法的有效性和訓練效果、指導恢復等，主要可以通過心血管系統——心率、代謝系統——血乳酸（La）、骨骼肌系統——CK來進行訓練監控和反饋。

4 結論與建議

4.1攀巖速度項目是以速度力量為主導，以磷酸原供能系統供能為主，糖酵解部分參與的速度力量型項目。運動成績好的運動員，ATP-CP代謝能力強，運動中血乳酸水平較低，心率高。為了提高運動員成績，結合比賽的實際情況，應在大力發展ATP-CP系統、增強心力儲備的基礎上，適當開展耐乳酸訓練。

4.2隨著訓練的科學化和競技水平的提高，應提倡精細化訓練。應定期開展體脂率測試，協助運動員找到最優的體脂水平；應多開展重點訓練課的生理生化監控等，并對每堂課的訓練效果及時進行探討和評估，保障訓練效果。

[1]馮連世,馮美云,馮煒權.優秀運動員身體機能評定方法[M].北京:人民體育出版社,2003．

[2]郭偉,解文杰,楊光.攀巖運動基本技術初探[J].解放軍體育學院學報,2002，21（4）:32-34．

[3]蔡勇,武文強,周興龍,等.速度攀巖運動員出發動作的生物力學分析[J].天津體育學院學報,2017，32(3):256-260．

[4]汪海軍.不同等級的兩名攀巖運動員竄跳技術動作的生物力學分析[J].體育科技文獻通報,2016,24(6):128-130．

[5]郭峰,王健壯,張寧.我國優秀速度攀巖運動員專項攀爬過程的能量代謝和上下肢肌肉表面肌電分析[J].沈陽體育學院學報,2018,37(6):92-97.

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[7]林文弢.運動生物化學[M].北京:人民體育出版社,2009.

[8]方彩華,林文弢,薛曹葉,等.賽前賽中運用血尿素評定運動員負荷量和疲勞程度[J].中國體育教練員,2020,28(3):24-29.

On the Application of Physiological and Biochemical Monitoring in Speed Rock Climbing Projects

FANG Caihua, etal.

(Hunan Institute of Sport Science, Changsha 410082, Hunan, China)

湖南省體育局競技體育課題：編號2019-J2-03。

方彩華（1984—），碩士，助理研究員，研究方向：運動營養與生理生化。