高中男子百米選手下肢力量、血乳酸及運動表現關聯研究

田 金

（浙江越秀外國語學院體育部，浙江 紹興 312000）

新時代以來， 加強青少年體育工作是長期學校體育與競技體育的重要工作， 其中以高中生為代表的青少年群體競技水平尤為關鍵， 其不僅處于速度素質在內諸多身體素質的敏感期，也是技術動作正確掌握及形成的關鍵階段。 過往研究較多集中于世界精英或國內高水平成人運動員百米成績為主，針對高中生百米研究的較少，并且由于樣本數量少、實驗設備差制約、個案研究競技水平不均等緣由，導致研究結論與觀點存在不同及質疑。 基于此，該研究遵循百米技戰術特征、運動學與動力學特點、青少年群體生理發展階段性等客觀認知，針對訓練比賽中高中男子百米訓練參數與生理指標予以科學監控與數據分析， 以期辨析青少年群體以百米運動表現為代表速度提升的核心因素，甄別訓練實踐過程中存在矛盾問題，不斷完善與合理設計該群體訓練目標、內容及計劃，為青少年課余訓練提供理論參考與實踐借鑒。

1 文獻述評

百米成績的運動表現不僅體現在最高速度即刻磷酸原系統的快速動員， 而且后半程最大速度的維持及緩慢減速更依賴無氧糖酵解系統的持續供能。 其中供能過程中代謝產物乳酸堆積經由肌肉產生然后逐漸擴散至血液當中， 進而導致血液酸性會上升而引發中樞神經對肌肉動員的下降及運動表現限制。針對乳酸濃度在高強度運動滯后現象的發生機制及功用得到了學者的關注，如蘇炳添［1］提出在運動結束后血液乳酸分析曲線的診斷，指出最佳乳酸堆積曲線，尤以第10 min、15 min呈現最大值為最佳；運動表現即刻尚未產生高乳酸。 鄭雪峰［2］等認為提高無氧糖酵解供能速率與ATP-PCr 儲備是短跑運動員訓練的主要任務， 爆發力及力量訓練是世界級精英短跑選手訓練計劃安排的重點。

徑賽項目起跑階段即刻鳴槍發令開始到運動選手反應出發的時間域，稱為反應時間［3］。 徑賽短跨及接力項目皆以蹲踞式起跑為起始動作， 整體運動表現一定程度上與起跑反應時息息相關［4］。 如袁曉毅［5］通過分析第2 屆世界田徑錦標賽2 位百米選手起跑時間和分段成績發現，起跑至30 m 階段2 人相差0.12 s，2 人在30 m 到百米間僅相差0.02 s； 獲勝選手的起跑反應時間較失利選手快0.057 s， 其占總成績差距的57%，由此認為起跑反應時間差異成為勝負的制勝因素。蘇炳添［6］基于2004 年雅典奧運短距離徑賽項目250 位女性和360 位男性運動員運動表現數據樣本， 也同樣發現短距離及跨欄項目起跑反應時與運動成績高度相關。 起跑反應時及動作迅速快慢與否取決于下肢爆發力量與快速反應時。 依據生物力學原理，即由支撐腿、擺動腿、骨盆運轉等骨骼處肌肉產生的動力作用于地面，隨即身體重心經由支撐推蹬后進入騰空階段，期間推蹬作用及下肢力量對重心飛行軌跡、 身體快速啟動影響至關重要［7］。已有研究常用下蹲跳來標識下肢力量爆發力的評價內容。 如王澤峰等［8-10］通過一系列研究， 持如下觀點，即46.5%的力量參數會影響百米速度整體表現、下蹲跳與短距離30 m 沖刺具有高度相關性等。

以往針對百米供能系統決定性作用、 血乳酸堆積滯后的標識功效、 起跑反應時作用及下肢力量的相關效度等主題予以了定量實證探究［11］。 作為力量及速度發展尚處于上升與敏感期的高中青少年選手，在起跑動作技術掌握稚嫩、抗乳酸能力較弱等情況下，開展下肢力量為主的體能評價與制勝因素的理論辨析，有利于青少年運動員及教練員科學認知以百米為代表速度類項目的特征與規律，為“加強青少年體育工作”“廣泛開展群眾體育與競技體育”提供指導理論與訓練要點［12］。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

以高中男子運動員百米項目作為研究對象。

2.2 研究方法

2.2.1 文獻資料法

該研究借助中國知網學術平臺數據庫，以“100 m”“百米”“短跑”“蘇炳添”“磷酸原”“ATP”“反應時間”“起跑” 等田徑短跨項目專項技術名詞及學術熱點用語為關鍵詞， 開展主題檢索相關學術文獻，為本研究提供選題依據、測試方法及分析思路等，以期研究兼具新穎性、學術性、可行性。

2.2.2 實驗法

該研究測試分為基礎能力與專項能力2 部分， 基礎能力指下肢動力及下蹲跳運動表現，專項能力特指百米分段成績、起跑反應時、百米運動負荷后乳酸堆積量。

實驗目的：通過測試高中短跑運動員百米總用時、分段用時、分段速度、即刻及滯后間隔最大乳酸值、下蹲力量，評價競技水平及訓練狀態， 比較與辨析青少年短跑運動員技術及體能制約因素，最終提升該群體競技水平及彌補訓練短板。

實驗對象：XX 師范大學附屬中學、XX 師范學院附屬中學運動隊9 名短跑運動員作為研究樣本。 其中身高：171.82±4.88 cm；體重：64.33±4.66 kg；年齡：16.67±1.00 年；訓練年數：3.44±1.67 年。

實驗項目：

1）下蹲跳。 依據計劃實施，即選手進入測力板后先以直立姿勢，雙手叉腰，共進行2 回，4 次跳躍，每跳間隔5 s，每組間隔5 min，以個人體重、騰空時間、落地力量數據分析計算出跳躍高度，測試前輸入個人體重，騰空時間與落地力量透過軟件計算獲得數據［13］。

2）專項速度與起跑反應時間。 即：以單人測試方式收集樣本對象百米訓練參數， 即透過電子式鳴槍與起跑反應時間測定器記錄個人即刻起跑反應時； 用分段速度定時器記錄每10 m 間隔個人位移速度表現。

3）血乳酸測量。 百米速度測試完成后，以耳垂采血方式透過毛細管采集(10μl)安靜值，其中百米測試結束后第1、3、5、7、10、15 min 的乳酸值，依次標記為E1、E3、E5、E7、E10、E15。

2.2.3 數理統計法

該研究將百米測試期間收集的運動學與生理學數據以均值與標準差描述， 并以分段計時驗算出每百米分段速度，以Sigma Plot8.0 軟件進行圖形制作分析；以重復量數單因子變異數分析百米分段速度差異、百米結束后各時間點乳酸值差異；以皮爾遜積差相關分析推測下蹲跳、 起跑反應時間及百米用時間關聯，顯著性水平界定為p＜0.05。

3 結果與分析

3.1 下蹲跳、起跑反應時間、百米成績間相關分析

傳統運動訓練學理論認為百米成績及運動表現與體能、技術動作等表征指標存在較高相關聯動， 基于此思路及訓練認知。 該研究對3 者間的關聯性予以實證探究，研究發現：1）表1 為該研究下蹲跳、 起跑反應時間及百米用時的均值與標準差。 下蹲跳與起跑反應時間2 變量間的皮爾遜相關系數為r＝0.024，p＝0.951，2 變量未呈顯著性相關；2）起跑反應時間與百米總時間2 變量間皮爾遜相關系數為r＝0.055，p＝0.888，2 變量未呈顯著性相關；3）下蹲跳與百米用時2 變量間皮爾遜相關系數為r＝0.461，p＝0.211，2 變量未呈顯著性相關。

表1 下蹲跳、起跑反應時、百米成績的平均數、標準差及相關系數（皮爾遜）

3.2 百米分段速度與最大乳酸值分析

過往研究多以百米分段速度去定量分析百米全程運動表現，探究起跑、加速跑、途中跑、沖刺跑等不同階段速度表現［14］。該研究借鑒此類研究思路及方法， 在表2 為百米測試過程中每10 m 分段速度， 由0—10 m 分段以平均5.57±0.33 m/s 起跑加速，于30-40 m 分段達到最高速度平均9.00±0.26m/s。 其與40—50、50—60、60—70 m 分段速度比較， 未呈顯著性差異；但與其它分段速度比較，呈現顯著性差異。 由此說明，尚處于加速及最高速度階段的數率保持的時段還是相對距離近且時間短，尤其針對青少年、以頻率提速為主、亞裔選手的高速保持、加速期延長及后半程減緩掉速都將制約百米成績。

表2 百米跑每10 m 分段速度的均值、最大值及最小值統計列表

圖1 是針對百米分段速度趨勢所繪制的復合折線圖，整體直觀地描述了百米全程每10 m 即刻速度變化的趨勢，呈“橫L”形，基本呈現了高中生群體百米選手分段速度的特征，也是其競技能力、運動技術及體能水平的綜合體現。 相比較于世界精英選手、成人優秀百米運動員的平滑、緩增、漸減的拉長“橫L”形分段即刻速率變化趨勢圖，還是存在較大差異的。

圖1 百米運動員10 m 分段距離即刻速度變化誤差折線圖

世界田徑錦標賽男子百米首輪參賽選手與該屆世錦賽獎牌選手比較分段速度后發現，見圖2，世界級選手最高速度較國內高中選手延后(80 m vs 40 m)；速度穩定期較長(40—100 m vs 40—70 m)。

圖2 不同等級水平百米運動員分段即刻速度誤差折線

百米極限強度ATP 供能不足及無氧代謝介入與乳酸堆積滯后等都是人體常規應激表征。 表3 為百米結束后樣本測試隊員最大及最小乳酸堆積值， 其中乳酸平均值9.67±1.07 mmol/l，最高與最低分別為11.54 和8.50 mmol/l。 百米測試中個人最快成績為11.68 s，其最大乳酸值為11.54 mmol/l，于測試結束后第7 min(E7)出現；最慢完成成績12.62 s，其最大乳酸值為8.83 mmol/l，于測試結束后第5 min(E5)出現。由表3 真題不難得出如此觀點， 即百米成績排序靠前高中生選手的最大乳酸值相對高且更滯后，說明其機體在百米跑的過程中，高速消耗的無氧供能能量大、乳酸的堆積滯后更為長久，其機體的恢復及即刻反應（耐酸性、氧虧等）更為顯著。

表3 百米個人成績、最大乳酸值及出現節點統計表

4 討論

4.1 下蹲跳、起跑反應時間及百米總時間

起跑反應時間特指當個體聽到槍響后直到產生肌肉力量即刻時段［15］。起跑反應時間一定程度決定于百米跑成績。戴興鴻［16］針對1 319 名男性與女性百米跑者的研究表明，男女平均起跑反應時間分別為0.17±0.03 s 及0.18±0.03 s，隨著預賽、復賽、決賽等賽程強度的不斷提升，運動員的起跑反應時間相應可能縮短， 男子與女子選手大致遞減到0.14 與0.15 s。邢瑜［17］通過調研2000 年悉尼、2004 年雅典、2008 年北京奧運短距離徑賽項目男女生選手，發現2008 年男子百米決賽階段平均完成時間為9.89 s，起跑反應時間平均為0.15 s。 2009 世界業余田徑協會賽事報告中就該年度男子百米預賽58 人次參賽記錄發現，百米選手反應時間約0.15±0.02 s；男選手起跑反應時間越短則百米成績越好，女性則不完全呈現相同現象。短跑各距離階段(起跑至加速期、最高速度與維持期、速度下降／減速期)，男選手各階段動作輸出能力較穩定；女選手在起跑反應階段的表現可能不是絕對影響最終表現的關鍵因素。劉芳［18］比較不同年齡階層短跑運動員發現成年男子因具有較高的肌肉質量與力量，并有較佳的起跑技巧，其較青少年選手有相對短的起跑反應時間與加速度表現， 建議青少年選手不斷強化力量與起跑技術訓練，以加速專項能力轉換。 本研究對象起跑反應時間較長，且與最終速度表現呈現不一致，可能是由于下肢力量與起跑技巧不足， 以及各階段動作輸出較不穩定導致。

垂直彈跳的能力是許多運動項目中重要的體能元素，其中尤以CMJ 及落下跳(DJ) 最為常用評估垂直彈跳力能力指標，教練與訓練人員也借此評估個體能力。 其中CMJ 相較于水平式跳躍更具最高速度預測性效度。 本研究對象百米運動表現介于11.68～12.55 s，CMJ 為44.94±4.34 cm，2 者競技表現都低于過往實證研究成績統計均值。本研究速度與下肢力量2者相關性與過去文獻呈現不一致， 推測可能源于較低的下肢力量致使跑步時觸地的時間增加、降低步頻、縮短步幅距離及較短的滯空時間，進而導致速度表現較低。朱泉池［19］指出CMJ能反映出個體瞬間的動力/力量、 速度與位移－時間(displacement-time) 變化， 以及個體肌肉活性與神經肌肉適應的功能性。 刑瑜［20］研究發現垂直性與水平性跳躍測試對速度表現具有高度相關性， 同時速度表現或多方向變換速度能力仍與下肢水平和垂直跳躍力量存在弱相關性與不確定性。

綜上所述，該高中男子百米短跑運動員的下蹲跳差、反應時間低，源于下肢力量較低，同時在垂直跳躍能力和水平速度轉換之間的動作技術轉化方面尚未規范、自動化及動力定型，技術動作、神經—肌肉傳遞動員等方面整體表現差強人意。 以高中生為代表的青少年群體上述技術與體能水平的欠缺都一定程度制約百米起跑后加速表現、 高速度保持階段動作輸出的穩定性等，該結論與過往迥異。

4.2 百米分段速度與運動結束后最大乳酸值觀察

該研究對象從起跑至最高速度出現于第40 m， 速度為9.00±0.26 m/s， 該速度持續穩定保持約30 m 后呈現下降趨勢，其后70 m 處速度為8.88±0.31 m/s，由此不斷持續下降直至終點8.53±0.23 m/s。 運動表現啟發如下訓練思考：1）百米即刻最高速度仍需不斷挖掘與整體提高；2） 最高速度及次最大速度保持距離仍需延長。 百米跑運動學最大即刻速度上速度的提升與保持還需落實到能量供給與輸出。 依據運動生理學“最大強度運動的磷酸原腺苷與糖酵解因運動時間不同而不同供能比例迥異”的原理機制，即小于5 s 的最高強度以磷酸原腺苷比例最高，當時間延長，無氧糖解供能比例會略高磷酸原腺苷供能，當時間延長至20 s 后，無氧糖酵解供比例大于磷酸原腺苷供能。

當運動強度增加至需要以無氧糖酵解分解合成三磷酸腺苷時，肌肉收縮及對外做功將產生大量的乳酸，尤其當乳酸的生成高于清除時便造成乳酸堆積。 因此，可以遵循運動結束后乳酸最高值出現的時間曲線來判斷； 當運動結束呈現最高乳酸值， 表示于運動過程中的負荷使個體提早進入無氧糖酵解分解與產能的路徑，而產生大量乳酸。 反之，于運動結束后越晚出現最大乳酸值時，可表示在此運動過程中，強度負荷增加但個體尚未完全進入無氧糖酵解分解路徑， 可能減少因酸化而干擾運動表現的發生。 本研究運動結束后最大乳酸堆積與出現時間點觀察發現，百米完成時間最快者，其結束后乳酸為最高值；完成時間最慢者則乳酸為最低值，推測可能與運動強度及競技能力有關。Hautier 以9 名精英級短跑員百米與200 m速度對照乳酸指出，乳酸值約8.5~10.3 mmol/L 之間。 值得注意的是大約5%～15%總乳酸的量是在運動結束后產生， 并同時快速的磷酸肌酸被組成， 由此間接可知大部分的乳酸在運動過程中即已產生。Neumann 指出肌肉產生乳酸因素，主要是在于運動負荷的關系，運動負荷在本研究是指百米完成時間。本研究對象間的差異， 再以運動結束后最大乳酸出現時間點分析，研究發現有2 位參與者于運動結束后第7 min(E7)出現，7 位參與者于運動結束后第5 min(E5)出現，由此推測高中男子短跑運動員在百米極短極限強度的運動過程中即已產生高乳酸值。 相較Neumann 所判斷的時間點，本研究對象高乳酸值呈現更早， 推測其百米高強度運動過程中即已產生高乳酸值及堆積量， 其一定程度限制了高中男子運動員百米競速過程中持續穩定的能量輸入與動作技術完成能力。

綜上所述，百米速度整體表現不盡相同且水平參差不齊，其與無氧糖酵解能力不足有關。 百米分段速度、運動結束后乳酸以及乳酸堆積的比較分析表明：2、6 號選手在同年齡段群體中百米運動表現較好，最大及極大速度維持能力不足，1、3、4、5、7、8、9 號選手最高速度絕對實力與高速度維持能力均需提升。 建議：1）百米競技水平較低選手易采用重復或間歇性訓練發展其無氧糖酵解及ATP 供能， 兼顧提高絕對速度與高速維持能力， 如每周至少3 次， 以求穩定40—80 m 速度與提升80—100 m 最后沖刺的續航能力。 2）絕對速度較強，高速維持能力不足選手，通過90%最大強度百米負荷，從而提高高中男子百米選手高速度穩定能力，如高速跑步機或下坡跑進行20 s的間歇性高速練習。 3）百米短跑競技能力培養及運動表現呈現，需從技戰術、體能、心理等多方面完善提高；尤其針對速度素質發展敏感期的青少年，規范基本動作技術、強調神經肌肉訓練、適度增加力量及體能訓練、豐富多元訓練手段，從而打好堅實技戰術及體能基礎， 最大限度挖掘身體潛質及形成高超競技能力。

5 結論

高中男子百米跑選手，起跑反應時間、下肢力量與百米總時間3 者之間未呈現顯著性相關， 與精英級別短跑運動員為研究樣本的結論迥異。 推測可能與個體下肢力量較低，起跑、加速跑、途中跑等專項技術不規范與熟練有關，從而影響百米跑整體運動表現。

高中男子百米跑選手起跑后最高速度出現時間節點較精英級別選手早，且高速度保持穩定距離角度，后半程及沖擊階段絕對速度下降速率快。 推測可能該群體以磷酸原能量儲備不足、磷酸原腺苷及糖酵解供能匹配比例不合理與供給能力，上述原因導致高速度保持階段能量代謝短缺與動作輸出不穩定， 進而表現為后半程掉速較快、 全程分段速度變化起伏較大、整體速度運動表現較差。

高中男子百米跑選手起跑反應時間長、加速度距離短、維持最高速度時間少等運動學訓練參數表現， 除去下肢力量不足、無氧供能與磷酸原能量儲備不足等原因，訓練理念下的技術動作習得與戰術要求也有關聯。 起跑技術訓練的不重視及弱化、過分強調依靠步頻代替步長加速達到最高速度等，一方面過早消耗掉身體儲存的磷酸原能量儲備， 另一方面神經—肌肉的聯結與專注度不夠， 都會很大程度影響身體單薄及發育過程中力量羸弱的高中生百米短跑學生隊員運動表現。

6 研究不足及展望

該研究不足主要體現在樣本數量較少， 方法手段受限等緣由，導致研究觀點局限于小眾群體或個案個體，不一定具有代表性或全局觀； 處于發育敏感及快速增長期的高中百米選手，心理成熟度、技術動作穩定性等方面在單次測量的重測信度與效度表現上不一定精準， 也可能給實驗數據收集比對帶來誤差。 未來或后續研究還是要從動作技術規范化、精準化、數量化入手，遵循高中生群體身心發展階段性特征（敏感性、變化性、突發性、快速性等）制定個體化訓練方案、兼顧一般與專項體能訓練內容、科學處理訓練強度與負荷量關系，為其后百米競技表現夯實技戰術基礎、延續與挖掘身體機能潛質。