引用本文
高文静, 薄海, 王大宁, 秦永生, 彭朋. 武警士兵无氧运动能力与5 km跑成绩的相关性研究[J]. 武警医学, 2016,27(4): 342-345
GAO Wenjing, BO Hai, WANG Daning, QIN Yongsheng, PENG Peng. Relationship between anaerobic exercise capacity and 5 km ruuning performance in soldiers of PAP[J]. Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces, 2016,27(4): 342-345  
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武警士兵无氧运动能力与5 km跑成绩的相关性研究
高文静1, 薄海2, 王大宁2, 秦永生2, 彭朋2
300309 天津,武警后勤学院:1.共同科目教研室, 2.军事训练医学教研室
通讯作者:彭 朋,E-mail: doctorpeng2006@126.com

作者简介:高文静,硕士,讲师。

收稿日期: 2015-11-15
基金资助: 武警部队后勤科研项目(WHKL15-3); 武警后勤学院科研创新团队项目(WHTD201308),武警后勤学院教学研究项目(WHJY201313); 十二五期间军队2110工程建设项目资助
摘要

目的 探讨武警士兵无氧运动能力与5 km跑成绩的相关性,为科学训练提供理论依据。方法 52名武警士兵在标准400 m跑道进行50、400 m和5 km跑测试,记录运动成绩并换算为速度(分别记作ν50 m、ν400 m和ν5 km),利用气体分析仪进行最大摄氧量(VO2max)和通气阈(VT)测试。以ν50 m、ν400 m作为无氧运动能力的指标,以VO2max和VT作为有氧运动能力的指标。ν5 km与各变量之间的关系使用简单相关分析并计算Pearson相关系数( r);利用偏相关分析(校正其他相关变量)探讨ν5 km与有氧、无氧运动能力的关系并计算偏相关系数( R)及决定系数( R2)。结果 简单相关分析显示,BMI( r=-0.428, P<0.01)与ν5 km显著负相关,训练年限( r=0.375, P<0.05)、VO2max( r=0.848, P<0.01)、VT( r=0.316, P<0.01)、ν400 m( r=0.652, P<0.01)均与ν5 km显著正相关。偏相关分析显示,VO2max、ν400 m和VT解释了ν5 km总变异( R2)的82.4%,各 R2分别为51.1%、24.1%和7.2%。结论 有氧运动能力是5 km跑成绩的决定因素,但无氧运动能力同样不可忽视。在制定5 km训练计划时,应适当增加无氧训练的比例。

关键词: 无氧运动; 有氧运动; 士兵; 训练; 运动成绩
中图分类号:G804.23
Relationship between anaerobic exercise capacity and 5 km ruuning performance in soldiers of PAP
GAO Wenjing1, BO Hai2, WANG Daning2, QIN Yongsheng2, PENG Peng2
1. Department of Basic Teaching of Military Common Subjects, 2.Department of Military Training Medicine, Logistics University of Chinese People’s Armed Police Force, Tianjin 300309, China
Abstract

Objective To investigate the relationship between anaerobic exercise capacity and 5 km ruuning performance in soldiers of PAP in order to provide theoretical evidence for scientific training.Methods Fifty-two soldiers of PAP performed 50 m,400 m and 5 km running.Their exercise performance was recorded and expressed as a mean velocity (marked as ν50 m, ν400 m and ν5 km) on an outdoor 400 m track; maximal oxygen uptake (VO2max) and ventilatory threshold (VT) were determined by gas analyser. Anaerobic exercise capacity was marked by ν50 m and ν400 m while aerobic exercise capacity by VO2max and VT. Correlation coefficient (r) of each indicator and ν5 km was calculated by Pearson’s correlation analysis and partial correlation coefficient ( R) as well as coefficient of determination ( R2) by partial correlation analysis model.Results Simple correlation analysis showed that BMI ( r=-0.428, P<0.01) was negatively related to ν5 km but training duration ( r=0.375, P<0.05), VO2max ( r=0.848, P<0.01), VT ( r=0.316, P<0.01), ν400 m ( r=0.652, P<0.01) were positively related to ν5 km. Partial correlation analysis displayed that the combination of VO2max, ν400 m and VT explained 82.4% of the variation of ν5 km and they accounted for 51.1%, 24.1% and 7.2%,respectively.Conclusions Aerobic exercise capacity is determinative factor for 5 km running performance, but anaerobic exercise capacity should not be ignored. It is recommended to increase proportion of anaerobic training appropriately when formulating training program of 5 km running.

Keyword: anaerobic exercise; aerobic exercise; soldiers; training; exercise performance

长期以来, 有氧运动能力被认为是长距离运动项目(如长跑、游泳、自行车等)取得优异成绩的决定因素, 其中最大摄氧量(maximal oxygen uptake, VO2max)是评价有氧运动能力的金标准[1]。理论上, 有氧运动过程中消耗的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)通过有氧代谢途径(糖和脂肪的有氧氧化)再合成, 因此VO2max越高, 有氧运动成绩越好, 而与无氧能力关系不大。但也有研究指出, VO2max并不能完全解释有氧运动成绩的变异[2], 提示无氧运动能力的作用不容忽视。有关无氧代谢在中长距离跑中的作用研究较少, 本研究以武警士兵为受试对象, 探讨无氧运动能力与5 km跑成绩的相关性, 为科学训练提供理论依据。

1 对象与方法
1.1 对象

武警某部战士52名(均为男性), 年龄(22.4± 1.7)岁, 身高(1.74± 0.04)m, 体重(65.7± 6.5)kg, 身体质量指数(body mass index, BMI)为21.7± 2.4, 训练年限(1.7± 0.5)年。所有受试者身体健康, 均无急慢性疾病及其他严重疾患病史。实验前24 h无剧烈运动, 禁烟酒及营养补剂。

1.2 最大有氧运动能力测试

在标准400 m跑道上, 利用便携式动态肺功能气体代谢遥测分析系统(VO2000, 美国麦加菲公司)测定受试者的VO2max。受试者先进行5~10 min准备活动(慢跑和拉伸), 然后佩戴呼吸面罩、气体代谢仪, 以及遥测心率表(Polar FT4, 芬兰), 第一级负荷要求心率达到90次/min并持续3 min, 以后每3 min心率递增20次/min, 利用遥测系统记录摄氧量(VO2)、CO2呼出量(VCO2)、呼吸交换律(RER=VCO2/VO2)、每分通气量(VE)等并嘱受试者读出相应的主观疲劳感觉(rating perceived exertion, RPE, 6~20级)。终止实验的标准是:(1)RER> 1.15; (2)负荷(跑速)增加时, 心率不再增加; (3)VO2出现平台, 即相邻两次负荷VO2的差别在150 ml/min以下; (4)RPE超过17。达到以上任意3条即终止实验, 此时的VO2值即为受试者的VO2max。通气阈(ventilatory threshold, VT)利用V-slope法由系统软件自动判别, 以VO2max的百分比(%)表示。

1.3 最大无氧运动能力测试

VO2max测试后第3天测定50 m跑和400 m跑成绩与跑速。在标准400 m跑道上用标志线标记50 m直道, 受试者充分热身后进行3次50 m全力冲刺, 每次间歇5~10 min以保证身体完全恢复。由3名计时员用电子秒表同时记录成绩(s), 取均数。以3次时间中最快的一次作为50 m跑最终成绩, 并换算成速度(ν 50 m)。50 m测试后休息10~15 min进行一次400 m跑冲刺, 同样记录成绩(s)并换算成速度(ν 400 m)。

1.4 5 km跑测试

50 m和400 m测试结束休息15~20 min后进行5 km跑。受试者以考核或比赛时的速度尽量跑出个人最好成绩, 每人佩戴秒表通过每圈(400 m)的运动时间来调整跑速。记录5 km最终成绩(min)并换算成跑速(ν 5 km)。

1.5 统计学处理

所有数据均用SPSS 15.0统计软件包进行处理。计算各变量的变异系数(coefficient of variation, CV)。ν 5 km与各变量之间的关系使用简单相关分析并计算Pearson相关系数(r); 利用偏相关分析(校正其他相关变量)探讨ν 5 km与有氧(VO2max、VT)无氧(ν 50 m、ν 400 m)运动能力的关系并计算偏相关系数(R)及决定系数(R2)。P< 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果
2.1 运动能力与运动成绩

有氧、无氧运动能力指标与运动成绩见表1。CV的范围为2.6~12.3, 因此, 受试对象的同质性较高, 具有较好的群体代表性。

表1 52名武警战士的运动能力与运动成绩( x̅± s)
2.2 ν 5 km与各变量的相关分析

简单相关分析显示, BMI与ν 5 km显著负相关, 训练年限、VO2max、VT、ν 400 m均与ν 5 km显著正相关, 而年龄、身高、体重、ν 50 m与ν 5 km无相关性(表2)。在校正各相关变量后, 对ν 5 km与有氧、无氧运动能力进行偏相关分析, 结果显示, ν 5 km与VO2max、VT、ν 400 m显著正相关, 而与ν 50 m无相关性; VO2max、ν 400 m和VT解释了ν 5 km总变异(R2)的82.4%, 各R2分别为51.1%、24.1%和7.2%(表3)。

表2 52名武警战士ν 5 km与各变量的Pearson相关分析
表3 52名武警战士ν 5 km与有氧、无氧运动能力的偏相关分析
3 讨 论

Bassett等[3]指出, 通过氧化代谢产生ATP的效率是保持高强度有氧运动能力的关键因素, 而无氧代谢的作用甚微。无氧运动能力在有氧训练中的作用往往被忽视, Berg等[4]认为, 无氧代谢可能是预测运动员有氧运动成绩的限制因素。研究发现, 中长距离跑(1500~5000 m)时的运动强度接近90%VO2max, 且高于乳酸阈强度[5], 提示传统观点可能低估了无氧运动能力的贡献。无氧代谢包括磷酸原(ATP-CP)和糖酵解两个系统, 而无氧运动能力的评价方法包括Margaria台阶试验[6]、Wingate试验[7]、最大累积氧亏[8]、最大无氧跑步实验(maximal anaerobic running test, MART)[8], Margaria台阶试验较为简单, 但只能反映磷酸原系统的供能能力, 其他实验方法复杂、实验条件要求较高(需要功率自行车或跑台在实验室内完成), 较难在实践中推广应用。由于50 m和400 m跑均以无氧代谢为主, 因此, 本研究选取ν 50 m和ν 400 m作为无氧运动能力的指标, 选取VO2max和VT作为评价有氧运动能力的指标, 对武警士兵无氧运动能力与5 km跑成绩的相关性进行初探。

本研究发现, VO2max和VT与ν 5 km均显著正相关(r分别为0.848和0.316), 说明有氧运动能力是预测5 km跑成绩的主要因素, 这一结论在诸多研究中均得到了证实。有趣的是, ν 5 km与ν 50 m并无相关关系, 但与ν 400 m显著正相关, 其原因可能是50 m跑的时间在8 s以内, 机体只动员磷酸原系统; 而400 m跑的时间大约1 min, 同时动用磷酸原系统和糖酵解系统, 可较为全面地反映机体的无氧代谢水平。实验室内的运动负荷实验显示, MART可反映径赛运动员最大无氧能力(磷酸原﹢糖酵解), 其无氧代谢比例可占到70%~80%[8], 而Zouhal等[9]则发现, 400 m跑成绩与ν MART(MART实验的平均跑速)显著正相关, 说明400 m跑测试是评价机体无氧运动能力的简易方法。Nummela等[10]针对田径运动员的实验数据显示, ν MART与ν 5 km的相关系数r为0.68, 本研究则发现, ν 400 m与ν 5 km相关系数r为0.652, 提示无氧运动能力与5 km成绩亦呈正相关。偏相关分析发现, VO2max、ν 400 m和VT三个变量解释了ν 5 km总体变异的82.4%, VO2max占51.1%, ν 400 m则占24.1%, 这与Paavolainen等[11]在实验室用测功仪得到的结果较为一致。上述结果提示, 有氧运动能力是5 km跑成绩的决定要素, 但并不是唯一因素; 有氧运动过程中, 通过无氧代谢产生的ATP虽然只占总ATP的一小部分, 但对于士兵5 km运动成绩的贡献不可低估。即有氧代谢(氧化磷酸化)大量产生ATP的能力以及无氧代谢迅速合成ATP的能力是5 km跑成绩的两个重要因素, 缺一不可。

本研究的结果对于重新认识无氧代谢能力在有氧运动中的作用及指导武警士兵5 km跑训练具有重要的意义。通过无氧途径快速合成ATP是运动开始阶段处于领先, 中途实现超越, 以及最后全力冲刺的重要因素, 因此, 有氧运动项目训练中, 在夯实有氧运动能力的基础上, 应重视无氧运动能力的发展。Paavolainen等[12]发现, 爆发力训练可改善越野运动员的无氧运动能力并提高5 km跑成绩; Chtara等[13]发现, 长跑运动员在训练中穿插力量训练可显著提高有氧运动能力和5 km跑成绩。提示在制定5 km训练计划时, 应适当增加无氧训练的比例(如Paavolainen等的研究中约为32%)。由于存在无氧训练降低运动成绩的反例[14], 且已有的研究成果均以竞技运动员为受试对象得出的, 因而针对武警士兵5 km训练计划中无氧训练的方式、强度、所占比例, 以及训练频率等问题仍需要深入研究与探索。

总之, 由本研究结果可见, 有氧运动能力是5 km跑成绩的决定因素, 但无氧运动能力同样不可忽视。在制定5 km训练计划时, 应适当增加无氧训练的比例。

The authors have declared that no competing interests exist.

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