3種不同阻力系數下優秀男子自由式摔跤運動員Wingate測試比較研究

劉朦，郭振向，李斌，陳巖，汪洋，周李明非，包大鵬*，劉昊揚

無氧能力是影響自由式摔跤運動員運動表現的重要體能因素。提高運動員的無氧能力是國家摔跤隊冬季訓練的主要目標之一。訓練目標的完成不僅需要科學、有效的訓練計劃支撐，還需要準確、合理的測評方法檢驗。如不能對運動員的無氧能力做出科學、準確的評估，便會出現訓練效果提升而無統計學顯著性變化的“假陰性”現象，造成訓練獲益被無視，若后續的訓練中繼續提升無氧訓練強度可能導致運動員產生難以恢復的疲勞，甚至發生運動損傷。因此，準確測試與評估優秀自由式摔跤運動員的無氧能力對檢驗訓練效果及制定后續的訓練計劃具有重要意義（楊斌 等， 2012）。

30 s Wingate測試（Wingate anaerobic test，WAnT）是評價高水平運動員無氧運動能力的常用測試方法，具有非侵入性、客觀性和實用性等優點，是當前應用較為廣泛的無氧能力測試方法（王健 等， 1999；張莉 等， 2016；周瑞霞，2009； Jaafar et al.， 2014； Lee et al.， 2021；Patton et al.，1985；Vandewalle et al.， 1987b）。同時，在國際上也被廣泛應用于評價自由式摔跤運動員的無氧能力（Kraemer et al.，2001； Mirzaei et al.， 2009；Nilsson et al.， 2002）。在30 s WAnT中運動員需要在以自身體質量（body mass，BM）百分比為阻力系數的功率自行車上進行全力沖刺30 s的騎行運動，以運動過程中的峰值功率（peak power，PP）、平均功率（mean power，MP）疲勞指數（fatigue index，FI）等指標來反映其無氧能力。測試時選擇不同的阻力系數會影響評價結果的準確性（Jaafar et al.， 2014；Ozkaya et al.，2012）。相關研究表明，當選擇的阻力系數與適宜阻力系數相比低20%時會使PP降低5%（Driss et al.， 2013），選擇的阻力系數與適宜阻力系數相差10%時還會對MP的測試結果產生影響（Vandewalle et al.， 1987a）。因此，只有在適宜的阻力系數下WAnT才能準確反映運動員的無氧能力及訓練效果。國家男子摔跤隊在以往幾輪訓練的實踐過程中，發現在訓練前、后使用WAnT時運動員的無氧能力沒有出現顯著差異，這影響了教練員對訓練效果的準確評價及后續訓練計劃的制定。其原因可能是由于WAnT測試時選擇的阻力系數不能如實評定摔跤運動員的無氧能力。多年來研究者一直在探索適合優秀運動員的阻力系數設置，但始終未能達成共識（Ozkaya et al.， 2012）。最初研究者們認為BM7.5%配重是優秀運動員的適宜阻力系數，并將此阻力系數應用于不同項目運動員的WAnT中，但還有研究發現，經過系統訓練的運動員在BM7.5%阻力系數下不能實現最大的功率輸出（Winter， 1991），這就會造成測試結果不準確，不能如實反映優秀運動員的無氧能力。因此，為優秀摔跤運動員選擇合適的WAnT測試阻力系數是亟需解決的現實問題。

基于此，本研究通過使用BM的10.0%、7.5%、5.0%3種不同阻力系數的WAnT對國家男子自由式摔跤運動員冬季訓練前、后的無氧能力進行評價，分析3種不同阻力系數下運動員PP、MP、和FI的異同。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

以10名國家隊現役男子自由式摔跤運動員為研究對象［年齡為（22.8±1.9）歲，身高為（174±8.8）cm，訓練年限為（7.7±1.8）年］，運動員技術等級為國際級運動健將和運動健將。研究對象在整個訓練過程中無重大損傷，均順利完成訓練及測試任務，且訓練前［（78.94±13.7）kg］、后［（79.33±14.27）kg］體質量無顯著性差異（P＞0.05）。

1.2 研究設計

1.2.1 訓練內容

訓練內容由國家自由式摔跤隊教練員制定，主要訓練目的為提高運動員無氧運動能力，訓練采取高強度間歇性循環訓練模式。每次訓練由2～3輪循環訓練組成，每輪動作由2個循環組構成，每組由7～8個動作組成，每個動作持續20 s，間歇5 s，循環2組，組間歇為20 s，2組為1輪，1輪完成后休息10 min。

1.2.2 無氧功測試方案

分別在訓練前1天和訓練結束后1天對運動員進行測試。2次測試均采用功率自行車（Monark 824E，瑞典）對運動員進行3次阻力系數分別為BM5.0%、BM7.5%、BM10.0%的測試，設備配備1 kg阻力籃和光電傳感器記錄飛輪轉速。

測試前由專業體能教練員帶領運動員進行25～30 min的熱身活動，并現場測量每名運動員的體質量。每名運動員的阻力系數設定為其BM的5.0%、7.5%、10.0%，調整功率自行車座椅高度與股骨大轉子齊平，在測試開始時，測試者拉起阻力籃，使運動員在0阻力的情況下開始蹬踩踏板，以便在5 s倒計時結束時達到最大轉速。研究人員從5倒數到1，在“開始”口令之前運動員達到最大蹬踏速度。與此同時釋放阻力籃，數據收集開始。在測試過程中測試人員不斷給予運動員鼓勵，使運動員堅持極限運動時間達到30 s，并要求運動員在測試過程中，臀部不能離開自行車坐墊，以避免坐姿改變對測試結果的影響（McLester et al.， 2004）。每次測試結束后，運動員在功率自行車上進行2 min的放松式蹬騎。每種阻力測試1次，使用Polar心率帶（M400，芬蘭）監控心率，保證運動員在充分恢復的情況下進行下一次測試。所有運動員均熟悉WAnT測試的內容和流程，測試前24 h沒有進行高強度訓練，測試前3 h無大量進食；所有測試過程均為本研究相關專業科研人員組織實施，每次測試地點環境（氣溫和濕度）保持一致。

1.2.3 數據處理PP（/W）、MP（/W）、LP（/W）通過以下公式計算：

其中，PP是指在30 s WAnT期間的任何連續5 s間隔內獲得的最高平均功率輸出；MP是指在30 s測試中保持的平均功率，通過對30 s測試期間獲得的功率值求平均值確定；LP為最小功率（lowest power）；F為設置的阻力（/kg），dt為距離（dt=轉數×df，df為飛輪的周長）。為了避免體質量不同對測試結果的影響，本研究中使用相對峰值（平均、最小）功率［/（W·kg-1）］進行研究，通過以下公式計算：

其中，BM為體質量。

1.2.4 統計分析

使用SPSS 26.0軟件對測試數據進行統計學分析，統計描述用平均值±標準差（M±SD）表示。使用Shapiro-Wilk檢驗數據分布的正態性。通過雙因素（阻力系數×時間）重復測量方差分析對無氧功率數據（PP、MP、FI）進行統計分析，當阻力和時間的交互效應顯著時，使用Bonferroni事后檢驗對每個因素進行簡單效應分析；當交互效應不顯著時，只分析2個因素的主效應。效應量大小以偏eta平方（η2）計算，以評估差異的有效程度：＜0.06為低效應，0.07～0.14為中效應，＞0.14為大效應。以P＜0.05表示顯著性。

2 結果

2.1 訓練前、后不同阻力系數下的PP對比

PP在阻力系數與時間之間存在顯著交互作用［F（2，18）=6.527，P＜0.05，η2=0.42］。簡單效應分析表明，在大阻力系數下，訓練后PP較訓練前有顯著提高（P＜0.05），而中、小阻力系數下無顯著變化（P＞0.05）；訓練后，在大阻力系數下PP顯著高于中、小阻力系數（P＜0.05；表1，圖1A）。

圖1 訓練前后不同阻力系數對PP、MP及FI的影響Figure 1. Effect of Different Loads on PP， MP and FI before and after Training

表1 訓練前、后不同阻力系數WAnT的PP、MP及FI結果對比Table 1 Comparison of the PP， MP and FI of the WAnT Results with Different Loads before and after Training

2.2 訓練前、后不同阻力系數下的MP對比

MP在阻力系數與時間之間存在顯著交互作用［F（2，18）=12.045，P＜0.001，η2=0.77］。簡單效應分析表明，在大阻力系數下，訓練后MP較訓練前有顯著提高（P＜0.05），而中、小阻力系數下并無顯著變化（P＞0.05）。訓練前，中阻力系數下MP顯著高于小阻力系數，訓練后在大阻力系數下MP顯著高于中、小阻力系數（P＜0.05；表1，圖1B）。

2.3 訓練前后不同阻力系數下的FI對比

方差分析顯示，FI在阻力系數與時間之間不存在交互作用［F（2，18）=2.592，P=0.103，η2=0.04］，阻力系數與時間均對FI無顯著影響（P＞0.05；表1，圖1C）。

3 討論

3.1 不同阻力系數對WAnT結果的影響

本研究顯示，WAnT的結果會受到阻力系數設置不同的影響，特別是關鍵指標PP和MP受到的影響最為顯著。本研究發現，訓練后大阻力系數下測得的PP較中、小阻力系數下分別高4%和23%，MP則分別高6%和33%；且只有在大阻力系數下訓練后較訓練前測的PP、MP有顯著提高，在中、小阻力系數下無顯著變化。

研究表明，產生最大MP的最優阻力系數與PP的最優阻力系數無顯著差異（Linossier et al.， 1996；Vandewalle et al.， 1985），因此確定PP的最優阻力系數是決定WAnT有效性的關鍵。既往研究認為，BM7.5%是運動員WAnT的最優阻力系數，并多使用該阻力系數對不同運動項目的成年運動員的PP、MP等無氧特性指標進行研究（Coppin et al.， 2012；Gacesa et al.， 2009；Zupan et al.， 2009）。這可能是受到最初提出WAnT的研究中阻力系數為BM7.5%的影響（Inbar et al.， 1996），此后有較多研究沿用此阻力系數評價運動員的無氧耐力。但在最初的WAnT研究中研究對象為兒童（Inbar et al.， 1996），因此BM7.5%的阻力系數設置是否適合優秀成年運動員受到了其他研究者的質疑。有研究認為，BM8.5%阻力系數下的WAnT能夠使男子大學生運動員產生更大的PP和MP（Coppin et al.，2012）。Vargas等（2015）的研究也支持了這一結論，并建議有訓練經驗的運動員以更大的阻力系數進行PP測試。也有研究提出了基于BM和腿部容積估算產生最大功率阻力的公式（Evans et al.， 1981），但經證明使用該方法推算出阻力系數下的WAnT并不能產生最大PP（Patton et al.，1985）。Dotan等（1983）研究發現，成人WAnT的適宜阻力系數為BM8.7%。但其他研究認為，BM8.7%低于非肥胖成年男性的適宜阻力系數，并不能產生最大PP和MP，并且提出WAnT的適宜阻力系數可能接近BM10.0%（Vandewalle et al.， 1987a；Winter， 1991）。Jaafar等（2014）通過對比發現，BM11.0%阻力系數下的PP和MP較BM8.7%顯著高8.2%和7.0%。有研究表明，當運動員WAnT的阻力系數在BM7.5%～BM11.0%內，阻力系數為BM10.5%時最大無氧功率輸出達到最大（張輝 等， 2004；Winter， 1991）。

FI是能夠反映運動員無氧耐力水平的重要指標，通過PP和LP計算得出。理論上，FI的高低取決于PP及LP，PP、LP越高則FI越低，PP、LP越低則FI越高。在本研究中，FI在3種阻力系數及訓練前、后均無顯著變化。這可能與優秀自由式摔跤運動員同時具備較高的有氧能力有關（Demirkan et al.， 2014）。已有研究發現，WAnT的測試結果特別是FI受有氧能力的影響較大（Price et al.， 2014）。此外，研究發現，使用重測相關系數對WAnT結果進行評價時，PP有較為可靠的信度，但FI的可靠性較低（Vandewalle et al.， 1987b）。如前文所述，PP的產生會受到阻力系數選擇的影響，只有在適宜阻力系數下才會產生最大PP，LP同樣會受到測試者主觀努力的影響（Jaafar et al.， 2014），這可能是在以往的研究中FI被認為可靠性低的重要原因（Lee et al.， 2021）。因而，使用FI對運動員的無氧能力進行解釋時應結合多種因素進行考慮（Kraemer et al.，2001）。

綜上，不同的WAnT阻力系數選擇會使PP、MP產生顯著變化，而FI因受多種因素的影響，即使在適宜阻力系數下測得的結果也應謹慎考慮。適宜的阻力系數是決定WAnT是否準確的關鍵，當使用不適宜的阻力系數時，極可能會導致WAnT結果測評的假陰性，進而導致訓練效果評測的假陰性，從而誤導教練員安排強度更大的無氧能力訓練，造成運動員過度訓練。

3.2 國家男子自由式摔跤運動員WAnT阻力系數的選擇

WAnT是評價自由式摔跤運動員無氧能力的常用手段，但更適合國家隊運動員的WAnT阻力系數尚未形成定論。從本研究結果來看，BM10.0%的大阻力系數較常用的BM7.5%中阻力系數更適合國家隊男子自由式摔跤運動員。

多年來，WAnT測試被認為是評價摔跤運動員無氧能力的重要指標（?zbay et al.， 2020）。其中，PP可以有效反映運動員ATP-CP供能系統的能力，而MP則能夠有效反映運動員無氧系統供能的能力，而摔跤運動對ATP-CP、糖酵解供能具有較高的要求（徐玄沖 等， 2010），因此PP、MP的提高對摔跤運動員具有重要意義。但適合優秀摔跤運動員的阻力系數設置卻始終未能達成共識。在利用WAnT評價摔跤運動員無氧耐力的相關研究中，阻力系數多使用BM7.5%（姜傳銀 等，2002；張戈 等， 2010），但也有研究表明，BM7.5%并不是適宜的阻力系數。當阻力系數設置低于適宜阻力系數時，PP的可能會偏低，低估的范圍因力量水平而異，力量水平一般低估值較小，力量水平越好，低估值越大（Driss et al.， 2002 ；Patton et al.， 1985）。根據肌肉收縮時力-速度關系同樣能證明此觀點，在WAnT時設置的阻力越大，踏板的最大速度越慢。阻力設置和功率輸出之間的關系在30 s WAnT內是二次函數關系（Jaafar et al.， 2014），可以通過比較力-速度測試（force-velocity test，FVT）中最大功率（Pmax）輸出的適宜阻力系數（optimal force，Fopt）和WAnT下產生最大PP的阻力系數（F）進行更清楚的表述。在FVT中可以根據最小二乘法計算最大峰值速度（Vpeak）和F的關系（Driss et al.， 2013）：

其中，F0為在FVT中速度為0（V0）時的最大等速力量。通過公式推導可以得出，在FVT中Pmax的表達式為：

因此，輸出功率P和F的關系可以表述為：

當P=0.95Pmax時，對應的阻力F為：

當f=F/F0時，帶入式（11）：

基于上述推理，由于Fopt對應于f=0.50，Ppeak=0.95Pmax對應于Fopt±22.4%，因此，如果受試者的真實適宜阻力系數為BM10.0%，但在測試時使用BM7.5%的阻力系數，則測得的PP較真實值低6.25%，隨著個體相對力量水平的增大，PP被低估值可能會更大（Driss et al.， 2013）。自由式摔跤是根據體質量進行級別劃分的搏擊類項目，運動員具有極強的相對力量水平和無氧能力（董德龍， 2012；孫健等， 2014），并且其主要訓練目標為提高相對力量，因此這極有可能是造成本研究訓練后中、小阻力系數時評測結果均無顯著變化的原因。而此前有研究發現，PP與參與活動的肌肉的橫截面積、質量（Pearson et al.， 2006）、力量水平（Boraczyński et al.， 2020）有關。而本研究的結果驗證了上述觀點。

利用WAnT對優秀運動員進行無氧能力評價時，BM7.5%的阻力系數不足以使其實現最大功率的輸出，同樣國家隊自由式摔跤運動員在BM7.5%阻力系數下難以產生最大PP、MP。在本研究中，訓練后BM10.0%下PP、MP顯著高于BM7.5%阻力系數，且僅在BM10.0%阻力系數下的PP、MP在訓練前、后具有非常顯著差異。因此，使用BM7.5%阻力系數進行WAnT時，測試結果不準確，造成評價結果的“假陰性”，繼而影響訓練計劃效果的評價，BM10.0%的阻力系數可能更適合用來評價優秀自由式摔跤運動員訓練效果。

綜上，對于存在不同級別且具有極高力量速度水平的搏擊類項目如自由式摔跤運動員進行WAnT評價無氧能力時，BM10.0%的大阻力系數是更為合適的測評阻力。

3.3 研究局限性與展望

由于國家隊男子自由式摔跤運動員人數的限制，本研究納入樣本量相對較少，未能實現大樣本量；其次訓練時間有限，本研究只對BM10.0%的阻力系數進行了研究，未能對更大阻力系數進行探究。未來研究可納入更多的研究對象，設置更大的阻力系數參數，進一步探討適合優秀自由式摔跤運動員WAnT測試阻力系數，以制定更加科學的無氧能力評價方案。

4 結論

WAnT的配重阻力選擇是影響其評價運動員無氧能力準確性的重要因素；對于具有優秀相對力量水平的國家男子自由式摔跤運動員BM10.0%大阻力系數是評價其無氧能力及訓練效果的較優阻力。