談排球運動的供能特點及訓練生化原則分析

孫祖浩

（寧夏大學體育學院 寧夏 銀川 750021）

前言

現代排球運動經過了漫長的發展演化，戰術、技法開發越來越完善，因此，如今各個比賽隊伍之間無論是在擊球技巧水平方面，還是進攻防守策略上，整體相差均不大。那么在決定排球運動員成績的客觀因素中，運動員的身體機能素質的重要性也就越來越明顯。但傳統訓練模式中，從未注重過運動員能量代謝的特點，系統訓練科目中缺乏針對性的鍛煉提高內容，難以切實提高訓練成效。因此只有站在體育科學的視角上，進一步分析排球運動員肌肉的運動供能特點，才能為運動員專門制定科學、合理的訓練計劃。

1、能量代謝理論

生理上的新陳代謝是生物的基本生命特征之一，分為物質代謝與能量代謝兩部分。其中能量代謝（energy metabolism）就是指在機體內的各種能源物質在氧化時會釋放相應的能量，作為人體完成運動機能的重要供能來源。這些能源物質所轉化的能量，并不是直接都被用于支持運動的，而是約有50%以上的部分立即被轉化為機體熱能維持人體恒溫；其余不足50%的部分，用以支持運動機能做功。其中支持做功的能量叫做“自由能”，它的主要載體是人體內的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate），簡稱叫做 ATP，以高能磷酸鍵的形式游離于人體內。當人體完成相應運動動作時，ATP既要發揮它的儲能作用，同時又要作為重要的能耗物質，其中優先消耗的，便是ATP的儲備能。

但僅僅依靠ATP提供能量消耗是遠遠不夠的，為了限制ATP在機體內的過度消耗，還需要一種磷酸肌酸（creatinephosphate），簡稱CP的物質來發揮能量儲存調節功能。CP也是一種含有高能磷酸鍵的物質，當人體細胞組織的能量消耗增加時，機體的ATP濃度會迅速下跌，此時CP就會將自身儲存的能源按照一定的比例傳輸給二磷酸腺苷（adenosine diphosphate）ADP，使 ADP轉化為新的ATP供給組織細胞消耗；而當人體運動強度較少時，由于細胞組織的能耗強度降低，此時體內ATP濃度會升高，所以ATP就會將高能磷酸鍵重新傳導給肌酸，讓肌酸合成為CP作為人體的儲存能量。總的來說，無論是哪種運動動作，只要身體細胞組織在消耗能量，就勢必會產生ATP的分解與結合反應，這便是人體能量代謝的基本原理。

2、排球運動的性質特點

排球比賽具有激烈的對抗特點，盡管雙方運動員是隔網進行對抗，但隨著比賽攻防局勢的不斷轉化，每名運動員的運動路線與發球接球動作都會隨時進行適應性調整。其中尤其是一些關鍵運動動作，例如，攔網、扣殺、魚躍救球等，均需要運動員具備一定的彈跳能力、肌肉力量、爆發速度。但另一方面排球比賽通常要進行至少120min以上，平均每名運動員在一場排球比賽中的跳躍次數在200-300次左右，長時間的高負荷量運動，使得它對于運動員的身體耐力也有一定要求。總的來說，排球比賽是一項具有高度技術要求與綜合身體素質要求的競技運動。因此以往的系統訓練中，都會將排球運動員的腿部訓練與核心力量訓練作為主要內容，同時還要借助各種系統化的強化訓練，提高運動員的彈跳高度、滯空時間以及關節靈活度。

3、能量代謝理論下排球運動的供能特點

3.1、供能性質特點

從上文排球運動的性質中分析，盡管排球比賽的進行時間較長，且運動員觸球次數較多，但每次觸球時間是極短的，一名專業的運動員完成傳球動作僅需要0.1-0.3s左右，而上手發球從拋球起跳到擊出也僅僅會用不足0.9s的時間。所以不難發現，排球是一種間歇性的運動，也就是短時間爆發式的身體負荷運動與短時間間歇運動呈一定時間軸規律分布的運動。其中爆發式運動就是運動員在空中或地面完成的傳球、發球、墊球、傳球與扣球等有球接觸的運動，以及短時間內調整站位的跑動，而間歇運動則是等待過程的準備姿勢、小距離調整跑動等運動。所以排球運動是一項以有氧供能為基礎，以組數密集的無氧供能為突破口的綜合運動，其中無氧供能即為運動員有球接觸的身體運動，而有氧供能則為等待擊球、小幅度調整站位的身體運動。其中以有氧供能為基礎，是因為在一場平均水平差異性不大的排球比賽中，每名排球運動員平均的無球運動約占整個比賽時長的70%-80%,所以當運動員處于無球或死球狀態時，必須要盡可能地恢復部分體能，使運動員得以堅持完成整個排球比賽。但無氧供能運動的時長占比不高，并不意味著無氧運動不重要。排球運動員的有球運動，往往是直接關系到比賽結果走向的，在連續扣攔與攻防的激烈角逐賽況下，運動員平均心率最高可以達到180-200次/min，這樣高強度的劇烈運動，難以單純依靠有氧供能運動來維持。通過以往的科學研究表明，人體在3-5s的高強度爆發運動，必須完全依靠無氧供能。

3.2、ATP-CP供能系統特點

掌握了排球運動的供能性質，接下來探討排球運動供能系統的特點，上文中提及了在能量代謝理論下，機體運動的供能主要來自于ATP-CP供能系統。當排球運動員完成特定動作時，需要依靠肌肉收縮來實現運動供能，此時將優先消耗掉肌肉內的ATP，但實際即使是專業訓練的運動員，肌肉中的ATP含量也是非常少的。正常條件下，機體勻稱的男子運動員每公斤身體肌肉組織中，ATP含量僅僅為5.5-6mg左右，女子運動員會更低，僅僅為3.0-3.3mg左右。所以當運動員處于身體最大運動功率的狀態時，ATP僅僅能提供約1.2kcal的自由能，也就是滿足運動員約1.3-2.7s的身體運動。所以還需要CP來通過高能磷酸鍵的轉移，合成新的ATP來供給肌肉消耗。但即使是加入CP，也仍然無法維持運動員的長時間高負荷消耗，成年男子運動員每公斤身體肌肉組織中，CP含量僅僅為17mg，女子運動員則會更少，所提供的自由能約為3.1kcal，即使不計算細胞組織的維持活力損耗，也僅夠維持運動員約5.5-7.4s時長的運動。ATP-CP供能系統是運動員的基礎能量供應來源，只要運動員在產生體力消耗，ATP-CP就總在發生作用，所以除了ATP-CP供能系統以外，還需要其它的供能系統來作為能量代謝消耗。

3.3、乳酸能系統

乳酸能系統是指人類機體內的糖原與葡萄糖兩種物質，在細胞漿的無氧酵解作用下生成乳酸，而酵解過程中會釋放出大量的ATP物質，因系統最終的作用產物為乳酸，所以叫做乳酸能系統。由此可知，乳酸能系統可以看做是ATP-CP供能系統的二級來源，它并不直接產生肌肉消耗的能量，而是以合成ATP的方式，使進入到ATP-CP基礎供能系統中完成能量代謝。乳酸能系統的供能總量往往是ATP-CP供能系統的數倍，這樣的供能系統主要特點是維持時間較短，不需要氧氣作用，功率輸出較高。但乳酸能系統存在著一個明顯的弊端問題，就是它的最終產物——乳酸，是致使機體出現生理疲勞的主要因素之一。在高負荷的運動作用下，該供能系統產生的乳酸會經過細胞進入血液系統擴散，而這種乳酸物質是一種強酸，一旦在人體內血液積累至一定量時，就會使人體內部的環境酸堿度（pH）穩態失衡，使人體內糖原與葡萄糖物質的酵解效率受到極大程度的抑制，最終體現為運動員的身體耐力承受到達極限，超過機體緩沖，最終因ATP-CP供應不足導致機體出現疲勞反應。乳酸能系統在運動員能量代謝循環中起到的主要作用，就是在運動員到達機體耐力承受極限前，為ATP-CP基礎供能系統快速高效率充能，滿足運動員完成數十秒的高功率運動的短期快速供能需求。而我們日常所說的“無氧運動”，就是指通過特定的訓練項目，使人體肌肉的耐乳酸的承受能力得到提升，從而起到增加運動功率與高負荷時長的鍛煉效果。

3.4、有氧供能系統的特點

有氧供能系統是一種相對于乳酸能系統無氧酵解的相對說法，它同乳酸能系統同樣屬于間接的二次供能系統，由于在生成ATP時存在氧化條件，所以可供有氧供能系統消耗的能量物質比乳酸能系統需要的要復雜，主要是以糖、脂肪、蛋白質三類物質為主。當氧氣參與能量代謝循環時，糖、脂肪與蛋白質會氧化分解生成二氧化碳與水，這個過程中也會產生大量的ATP。有氧供能系統參與供能作用的物質較多，由于糖、脂肪、蛋白質在人體中的儲存含量較多，就以糖原來說，在不攝入任何能量物質的情況下，人體需要高強度運動至少2h以上，才能將肌糖原物質消耗殆盡，而脂肪與蛋白質物質在人體大強度運動至少30min時才會參與消耗，理論上來講有氧供能系統的作用時間并不會受到嚴格的時間限制，所以它被作為長時間耐力運動的主要能量供給來源。但由于其ATP的輸出功率低，每公斤體重每秒僅能產出約3.4kcal的能量，僅僅為乳酸能系統能效的1/4左右，所以難以維持人體高功率運動狀態的能量供給。且另一方面，有氧供能系統雖然消耗能量物質上不受限制，也會存在機體的疲勞反應，這是因為在長時間的能量供給作用下，當體溫回落時運動員的肺活量、體內紅細胞比值、體細胞活性等指標就會隨之下跌。而血紅細胞活性下降，就會影響到機體血液的攜氧能力，在同樣氧氣含量的條件下，由于身體吸收氧氣的含量變少，導致身體難以維持此前高強度的體溫水平，那么自然會直接影響有氧供能系統合成ATP的效率。

3.5、排球運動員供能需求

已知上述三個供能系統是互相聯系且互相約束的，且有著不同的功能區分，根據運動能量消耗的效率與時長不同，三者在同一個供能系統中的供能總量是存在極大差異的。那么根據排球運動的特點可知，運動員的所有供應能量來源中，ATP-CP基礎供能系統由于含量較低，僅僅視為乳酸能系統與有氧供能系統的轉化容器，其中乳酸能系統產出能量約占20%-35%，其余均為有氧供能系統的產能。若是乳酸能供應系統的效率過低，運動員完成有球運動時，例如，撲救、扣殺等就會出現力量不足、速度過慢的問題；而反之若是有氧供能系統產能效率達不到體能消耗要求，運動員就會難以在比賽中使身體恢復到完美的反應準備狀態。而在激烈的排球競技比賽中，由于比賽節奏緩急不定、進攻防守頻率變化無規律，所以排球運動員為了獲得足夠的機體運動能量，就必須在肌肉抗酸能力、抗缺氧能力與身體耐受力上達到一定水平，這樣才能夠使運動員在比賽中能夠抵抗機體疲勞反應，把握合適的時機做出特定的運動動作。

4、提高排球運動員素質能力的生化訓練原則

4.1、增加有氧代謝水平，提高抗缺氧能力

有氧運動是排球運動員的主要體力消耗內容，而有氧代謝水平也是運動員恢復高功率運動機能的關鍵。所以生化訓練原則中，應當始終將運動員的有氧代謝練習作為基礎內容，采取如下訓練原則，提高運動員大強度運動狀態的攝氧能力：

一是保持或提高運動員機體的呼吸與能量循環水平，且保持一定的平衡狀態的凈體重，運動員運動強度控制在適中水平，控制在最高心率的70%-85%，以接近最高心率的85%為宜，或者最大攝氧量的55%-60%。可以采用福克斯“間歇訓練”模式開展64m間歇疾跑訓練。首先測定運動員心率水平后即刻開展訓練運動，運動員先進行短距離疾跑使身體進入高心率水平的預熱狀態，此時心率水平應達到180-190次/min。而后運動員進入靜走或慢跑狀態，使心率調整降為150-160次/min的水平。接著適度把握組間的休息時長，控制組間平均心率水平為125次/min。最后跑完8組64m疾跑后，測定運動員此時心率水平是否達到180-190次/min水平，若未達到該水平，應當繼續補加1-2次疾跑訓練，使組間平均心率不小于125次/min水平；每3組疾跑完成后，若運動員心率未達到180-190次/min水平，應當追加1次疾跑訓練的同時，適當縮減組間歇時長；

二是訓練周期與時長，每次有氧代謝運動的訓練總時長盡量控制在40min以上，鍛煉次數控制在每周3-6次作用，持續時間的具體長短應當根據運動員的身體素質狀況權衡，不宜盲目拉長，使運動員訓練過程中產生潛在的訓練傷風險。例如，可以采用1500m×3的長跑訓練項目，期間每次休息2min，以此提高運動員的最大吸氧量與脂肪供能能力。或者可以選擇其它諸如長跑、游泳、劃船、跳繩、騎行等有氧代謝為主的運動項目。

4.2、針對性地組織無氧運動訓練，提高運動員身體耐酸能力

ATP-CP基礎供能系統的反應時長約為20-30s左右，這也是許多訓練方法中，將短間歇訓練的休息時長控制為30s的原因，但在開展實際訓練時，還需要根據運動員的身體實際狀況，科學合理地安排組間休息時長。無氧運動的生化訓練原則分為兩部分：

無氧—低乳酸訓練，每次訓練時長維持在10-15s以內，在運動員機體不出現拉傷、扭傷情況下，追求最大速度或最大力量的負荷訓練。同時進行無氧運動訓練時，每組間歇時長不能少于20s，成組練習結束后，組間間隔休息時長不應小于3min。無氧—低乳酸訓練主要有兩種實現途徑，一是間歇訓練法，當運動員完成一次或一組無氧運動訓練時，應根據身體實際進行后續訓練，若身體機能未完全恢復，不宜開展后續的訓練內容。主要訓練內容以無氧閾訓練為主，這樣可以使運動員的肌肉組織內積累少量的乳酸，通過長期的刺激使肌原纖維對乳酸產生抵抗能力。例如，移動防守訓練，讓運動員在不同的擊球方式下，完成30次/min的墊球防守動作，每次訓練時長維持在3min左右，每組4-5次，每周組織3次以上；二是重復訓練法，依靠例如箭步蹲，安排每組20個，每次訓練保持組間間隔20s，連續完成3組。或者是俯臥撐訓練，仍然安排每組20個，訓練間隔及組數同上。意在通過重復的機體動作訓練，提高運動員短時間內的機體爆發效率，提高運動員進入高功率運動的機體反應速度。例如，60m折返跑，每周進行4-5次，每次進行3組，每組4次，每次沖刺跑步后，通過慢走和加快呼吸來調整機體迅速恢復體能，每次的休息間隔時長控制在40-60s左右。

糖原酵解代謝能力的訓練，也是我們所說的耐力訓練。排球運動員的無氧耐力素質能力主要取決于無氧代謝能力，從上文可知，由于磷酸原具有供能效率高、供能時間短的特點。所以為了使運動員能夠獲得更長的高功率運動時間，就必須要提高運動員的糖原酵解代謝能力，這樣才能促使運動員的乳酸能系統供應更多的ATP。而提高糖酵解代謝能力的普遍做法是通過高強度的無氧運動，使機體組織內沉積明顯量的乳酸，以保證乳酸能系統的ATP供應量。可以在訓練中嘗試開展以提高400m短跑速度或者200m自由泳速度為主的訓練內容，讓運動員在1-2min運動時長內，盡可能地提高機體的運動效率，每次大強度運動后間歇時長應當為1-2min左右。或者可以進行杠鈴半蹲訓練，將杠鈴負重加至最大重量負荷的50%，讓運動員舉起后快速半蹲10s，而后卸下杠鈴慢跑或者輕跳30s后，繼續進行，每次安排10組訓練，每周進行3次。

5、結語

綜上所述，從能量代謝理論來看，運動員體內的供能系統主要為三種，TDP-CP基礎供能系統、乳酸能系統與有氧供能系統。而分析排球競技對運動員身體素質的需求，應當以運動員的有氧代謝能力訓練為基礎，提高運動員大強度運動狀態下的攝氧量水平，使運動員得以完成長時間的體能消耗需求。以此為基礎，根據運動員的身體素質水平，有針對性地開展無氧—低乳酸訓練與提高糖原酵解代謝能力的訓練，綜合提高運動員的機體耐酸抗性，延長高效率運動的時長，使運動員的抗疲勞能力與爆發能力得到綜合提高。