低氧環境訓練對體育專業運動員的有氧能力影響分析

湯傳德

（1.北京大學 體育教研部，北京 100091；2.安徽警官職業學院 信息管理系，合肥 230001）

體育專業運動員的有氧能力是指運動員在運動過程中的有氧提供能力，運動員的有氧能力越強，其運動能力越強。低氧環境訓練是指運動員在氧氣較為稀薄的環境下進行體育鍛煉[1-2]，通過間歇性低氧刺激，使運動員的有氧能力和抗缺氧能力得到提升。體育專業運動員在低氧環境下，不僅可保持正常的訓練強度[3]，還可以通過缺氧方式暴露運動員有氧能力，進而依據運動員自身條件進行專項訓練。同時在低氧環境訓練對運動員無傷害，且低氧環境實現較為簡單[4]，目前是越來越多體育專業運動員選擇的訓練環境。自從低氧環境訓練方式被應用以來，有很多學者針對其對運動員有氧能力影響進行了分析研究，如李秦隴等[5]研究無氧閾跑情況下，運動員能量消耗影響，該研究選取青少年為研究對象，測試其在無氧跑步一段時間后的能量消耗情況，依據能量消耗數值分析其有氧能力。但該方法運動形式單一，無法充分呈現低氧環境對運動員的有氧能力影響。賈鈞等[6]研究短期低氧訓練對運動員有氧能力影響，該方法通過設置實驗組和對照組，分別在無氧環境下和有氧環境下展開一段時間訓練后，分析運動員的有氧能力。但該方法實驗時間較短，因此存在片面性。面對上述問題，本研究提出低氧環境訓練對體育專業運動員的有氧能力影響分析方法，以更全面地呈現低氧環境訓練對增強運動員運動能力的影響。

1 低氧環境訓練對體育專業運動員的有氧能力影響

1.1 研究對象選取

選取北京某體育高校跳高專業男性國家二級運動員14 人，全部自愿參加本次實驗研究。14 名運動員身高在（172±0.5 ） cm，體質量在（58±5） kg 之間，運動員運動年限在（4±1.2）年，年齡在16～18 歲。且14 名跳高運動員均身體健康，無心腦血管疾病和代謝性疾病，無吸煙史，近一年之內無低氧環境訓練，在實驗過程中未服用任何藥物和運動營養補劑。將該14 名跳高運動員隨機劃分為2 組，分別命名為WX 組（低氧環境訓練組）和CX 組（常氧環境訓練組），每組各7 名運動員。

1.2 訓練方案設計

WX 組和CX 組運動員訓練時間和訓練方法均相同，但是訓練的訓練/間歇時間和每次完成循環次數不同，通過調整訓練/間歇時間和每次完成循環次數，提高訓練效果[7-8]。其中WX組運動員在訓練時需要佩戴低氧面罩。訓練計劃如表1 所示。

表1 運動員訓練方案

運動員在訓練時，每周訓練4 次，分別為每周的第1 天、第3 天、第5 天和第7 天，每次訓練方法均一致。在實施訓練過程中，通過教練、技術人員的觀察和記錄監控運動員的動作執行情況、反應速度和訓練強度，另外使用視頻錄像、紀實和筆記等方式，對運動員在訓練中的表現進行記錄。采用監控手段提供數據和信息，用于分析和評估運動員在實驗中的情況和效果。

1.3 有氧能力參數測定方法

血液學參數測定：所有運動員運動完成后，在其肘部靜脈抽取1.5 mL 靜脈血備用。選取上海態益醫療儀器設備有限公司生產型號為HC3000全自動血球計數儀作為運動員血液參數測定儀器。在運動員靜脈血內加入肝素抗凝后，送入全自動血球計數儀內[9-10]，利用該儀器分析并輸出運動員靜脈血液的紅細胞、白細胞數量、血紅蛋白含量等血液參數。

利用德國生產制造型號為ERGOSELECT 100K 遞增負荷功率車測試所有運動員的有氧運動能力，測試方法如下：令運動員初始負荷為80 W，每3 min 后，運動員負荷增加25 W，使運動員保持65 r/min 的速度蹬功率車，直至運動員力竭，自行要求停止。采用德國耶格生產的運動心肺代謝監測儀器獲取運動員攝氧量、二氧化碳呼出量等通氣指標[11-12]。利用鄭州上禾電子科技有限公司生產的型號為SH-V18 的超聲波心率遙測儀獲取運動員心率數據。

1.4 數據處理方法

獲取到所有運動員有氧能力數據后，利用SPSS 統計軟件進行分析。

2 實驗分析

WX 組和CX 組10 周訓練完成后，2 組體質量平均值和身體組分參數變化詳細數值，見表2。

表2 不同組運動員體重和身體組分參數

分析表2 可知，WX 組和CX 組運動員在訓練前其身高、體質量和體質指數等數值均相同，但在低氧環境和常氧環境進行10 周相同內容訓練后，WX 組和CX 組運動員的身高、體質量數值均有小幅度提升，而體質指數、脂肪比均有所下降。其中2 組運動員身高增加差異較小，其原因在于2 組運動員雖然訓練環境不同但訓練內容相同，且運動員年齡較小，處在身體快速生長期，因此低氧環境對運動員身高增加影響不大。2 組運動員體質量也呈現增加趨勢，但其增加幅度與身高增加幅度相比較小，說明2 組運動員的身體脂肪增加較少，僅在運動過程中增加肌肉。該結果也可從2 組運動員的體質指數和脂肪比2 項參數得出。在體質指數和脂肪比角度來看，WX 組運動員下降幅度均大于CX 組運動員，其說明在低氧環境下訓練可有效幫助運動員降低體質指數和脂肪比，并可較好地保持其體質量數值穩定。

以運動員最大攝氧量作為衡量指標，測試WX 組和CX 組運動員在訓練周期內，每個星期的最大攝氧量絕對值變化情況，結果如圖1 所示。

圖1 不同組運動員最大攝氧量絕對值

分析圖1 可知，2 組運動員經過10 周體育訓練后，2 組運動員的最大攝氧量絕對值均呈現指數型上升趨勢。其中在體育訓練為3 周之前時，在低氧環境下和常氧環境下訓練的2 組運動員最大攝氧量絕對值上升幅度較小，且2 組運動員的最大攝氧量絕對值差值極小。但隨著2 組運動員體育訓練時間的增加，在低氧環境下訓練的WX 組運動員的最大攝氧量絕對值增加幅度變大，而在常氧環境中訓練的CX 組運動員最大攝氧量絕對值增加幅度則較低。在第10 周訓練后，WX 組運動員最大攝氧量絕對值為4 630 mL/min 左右，而CX組運動員的最大攝氧量絕對值為4 480 mL/min 左右，二者之間相差150 mL/min 左右。上述結果說明：在低氧環境中訓練的運動員最大攝氧量絕對值數值較高，低氧環境有助于提升運動員攝氧量，增加運動員有氧能力。

以運動員的紅細胞、紅細胞比容和血紅蛋白參數作為衡量指標，測試在訓練周期不同階段時，在低氧環境下和常氧環境下2 組運動員的血液學參數變化情況，結果如圖2 所示。

圖2 不同訓練環境下2 組運動血液學參數變化情況

分析圖2（a）可知，在不同訓練環境下，WX 組和CX 組運動員的血液內的紅細胞數值呈現增加趨勢。但在訓練時間為4 周之前時，不同訓練環境中的2 組運動員血液內紅細胞數值增加較小，且二者數值相差不大。隨著訓練時間的增加，在低氧環境下訓練的WX 組運動員血液內紅細胞數值增加幅度較為明顯，在訓練周期結束后，該組運動員血液內的紅細胞數值已達到4.87×1012個/L 左右，該數值較在常氧環境中訓練的CX 組運動員紅細胞數值4.67×1012個/L 高出0.20×1012個/L。該結果說明：在低氧環境中訓練的運動員，其血液內紅細胞數值較高，眾所周知，血液內紅細胞是輸送氧氣的主要媒介，該細胞數量高，則運動員血液的供氧能力較好，說明運動員有氧能力得到有效提升。由圖2（b）可知，在不同訓練環境下的WX 組和CX 組運動員血液內的紅細胞比容數值也呈現上升趨勢，但2組運動員血液內的紅細胞比容數值相差較小。而在低氧環境下訓練的WX 組運動員血液紅細胞比容數值略高于在常氧環境下訓練的CX組運動員。該結果說明：低氧環境下訓練的運動員血液內的紅細胞比容數值較大，血液內的血容量略有降低，其供血能力較好。分析圖2（c）可知，經過10周的訓練，在低氧環境中訓練的WX 組運動員血液內血紅蛋白增加較多，在第10 周時，血紅蛋白數值達到165.4 g/L，而此時CX 組運動員血液內的血紅蛋白數值僅為155.2 g/L，通過對比分析，低氧環境中訓練的WX 組運動員血液內血紅蛋白比常氧環境下訓練的CX 組運動員血紅蛋白多，該結果說明低氧環境訓練可以有效提高運動員血液內的血紅蛋白，而血液內較多的血紅蛋白輸送氧氣和二氧化碳較多，可有效提升運動員的肺活量，增強運動員的運動能力。綜合上述結果可知：體育專業運動員在低氧環境下訓練，可有效提升其血液內的紅細胞、紅細胞比容以及血紅蛋白數值，促進體育專業運動員提升訓練效果。

最大攝氧量是指人體在運動強度最高時，其攝入的氧氣含量。最大攝氧量是衡量運動員耐力指標之一，也是描述運動員有氧能力指標。以運動員的最大攝氧量作為衡量指標，測試在訓練不同訓練階段時，在不同訓練環境下運動員的最大攝氧量的變化率，結果如表3 所示。

表3 不同訓練環境下運動員最大攝氧量變化率 %

分析表3 可知，在不同訓練環境下的運動員不同訓練階段時的最大攝氧量變化率與其訓練時間成正比關系。但在低氧環境中訓練的WX 組運動員最大攝氧量變化率增加較為迅速，且在相同訓練階段時，在低氧環境中訓練的WX 組運動員最大攝氧量變化率遠高于在常氧環境下訓練的CX組運動員，在第10 周時，2 組運動員的最大攝氧量變化率差距最大，WX 組運動員最大攝氧量變化率達到4.219%，而CX 組運動員最大攝氧量變化率為3.016%，WX 組比CX 組運動員的最大攝氧量高出1.203 百分點。該結果說明：在低氧環境下訓練的體育專業運動員最大攝氧量變化率較大，在運動強度較大時，WX 組運動員吸入的氧氣含量較多，可有效供給其運動能量。

以運動員運動后的心率作為衡量指標，測試在不同運動時長情況下，在低氧環境和常氧環境中訓練的WX 組運動員和CX 組運動員的心率平均值變化情況，結果如表4 所示。

表4 不同訓練環境下運動員心率平均值 次

分析表4 可知，在低氧環境下和常氧環境下訓練的WX 組和CX 組運動員的心率數值隨著其運動時長的增加而增加，但在常氧環境下訓練的CX 組運動員心率數值增加幅度較大。當2 組運動員同時運動50 min 后，2 組運動員心率平均值相差30 次。從該結果可知：在低氧環境下訓練的運動員，在運動時長相同情況下，其訓練數值較低，說明其身體有氧能力較好，耐力較長。在有氧環境下訓練，可增加運動員的耐力，保障運動員在長時間運動時心率增加緩慢。

以運動員完成預定運動負荷到達力竭的最大運動時間的增長率作為衡量指標，測試在不同環境中訓練的2 組運動員在不同訓練階段的最大運動時間增長率，結果如圖3 所示。

圖3 不同訓練環境下2 組運動員最大運動時間增長率

分析圖3 可知，在不同訓練環境中的2 組運動員經過階段性訓練后，其最大運動時間的增長率數值均呈現上升趨勢。在訓練第1 周時，WX組運動員和CX 組運動員的最大運動時間增長率數值相同，但隨著訓練時間繼續增加，2 組運動員的最大運動時間增長率之間出現差值，且差值逐漸拉大。其中，在低氧環境中訓練的WX 組運動員最大運動時間增長率增加幅度較大。而在常氧環境中訓練的CX 組運動員最大運動時間增長率呈現緩慢增加趨勢。綜上，在低氧環境中訓練，可有助于運動員最大運動時間的增加，提升其有氧運動時的耐力。

進一步驗證低氧環境下訓練對體育專業運動員有氧能力的影響，以疲勞指數作為衡量指標，測試2 組運動員在主觀用力程度相同情況下，其疲勞指數，結果如表5 所示。

表5 不同環境中訓練的2 組運動員疲勞指數數值

分析表5 可知，在不同環境中訓練的2 組運動員，其運動后的疲勞指數數值與其主觀用力程度成正比例關系。在運動員主觀用力程度為6～11 時，在低氧環境和常氧環境中訓練的兩組運動員的疲勞程度數值相差不大，其原因在于，主觀用力程度在11 之前時，其運動較為輕松，運動員心率變化較小。隨著運動員主觀用力程度的增加，在低氧環境中訓練的WX 組運動員在相同主觀用力程度情況下，其疲勞指數始終低于在常氧環境中訓練的CX 運動員。該結果表明：體育專業運動員在低氧環境中訓練，可使運動員在相同主觀用力程度時疲勞指數較低，促進體育專業運動員體能增加，有氧能力得到較好的提升。

3 結論

選取國家二級體育專業運動員，設置低氧和常氧不同訓練環境，分析了低氧環境訓練對體育專業運動員有氧能力的影響。根據實驗數據和驗證可知：在低氧環境中訓練的運動員，最大運動時間增長率增加較為明顯，在相同主觀用力程度時的疲勞指數數值較低；在相同運動時長情況下，低氧環境中訓練的體育專業運動員的心率數值較低，有氧供氧能力較好由此得出在低氧環境訓練可有效提升體育專業運動員的運動能力。