趙永才

(唐山師范學(xué)院體育系,河北唐山063000)

人體無氧運動能力是指人體肌肉在無氧供能代謝狀態(tài)下身體做功的能力,通常用短時間內(nèi)、無氧條件下發(fā)揮出最大力量和速度做功快慢程度來表示[1]。不管是速度力量性項目,還是耐力性項目,無氧運動能力都是競技賽場上獲取優(yōu)異成績的重要因素之一,目前大量的研究集中于各個項目的運動員,對于不同專項的體育專業(yè)大學(xué)生無氧能力比較研究還不多。另外雖然針對人體無氧能力測試方法較多,但大學(xué)生wingate無氧能力測試和測力臺縱跳測試相關(guān)性研究還極少,MONARK自行車10s、30s測試與測力臺瞬間爆發(fā)力測試各個指標有何關(guān)系還不完全清楚。本文通過對不同專項體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生進行不同方法的無氧測試,了解大學(xué)生不同時間的無氧能力,同時考察wingate無氧測試和測力臺無氧測試結(jié)果的關(guān)系,尋求簡便測試指標來預(yù)測人體的無氧能力。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

唐山師范學(xué)院體育系不同專項男大學(xué)生27名以及非體育專業(yè)男大學(xué)生10名。體育專業(yè)大學(xué)生從事相關(guān)運動專項的訓(xùn)練至少一年以上,按專項分為田徑項目、武術(shù)項目、足球項目3個小組,普通大學(xué)生為對照組,主要來自經(jīng)濟管理系,無系統(tǒng)的訓(xùn)練史。各組人員之間年齡、體重、身高基本一致,無顯著性差異,詳細情況參考表1。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗方法。

1.2.1.1 實驗儀器。采用瑞典產(chǎn)MONARK894E自行車功率計進行wingate無氧測試,負荷設(shè)置:功率車阻力(N)=阻力系數(shù)(0.075)×體重(kg)×9.8;芬蘭 HUR測力系統(tǒng)(HUR測力臺),兩種儀器都可以從不同角度測試學(xué)生時間長短不等的無氧能力。

1.2.1.2 指標的選取。功率自行車測試指標:分別測試所有被試者Wingate 10s和30s的無氧能力,測量指標及派生指標:最大功率(Peak Power:PP)、最大功率/體重(PP/kg)、最小功率(MIP)、平均功率(Average Power:AP)、平均功率/體重(AP/kg)、疲勞指數(shù)(Power Drop:PD)和測試過程中連續(xù)每5s的平均功率。

HUR測力系統(tǒng)測試指標:指標包括起跳最大輸出功率(maximum power:MP)、最大輸出功率/體重(MP/kg)、起跳高度(height)、起跳速度(velocity)、最大力量(maximum force:MF)、最大力量/體重(MF/kg)。

1.2.1.3 測試步驟與要求。30s Wingate無氧測試步驟:先讓受試者做一般準備活動,稍微出汗,當心率恢復(fù)至100次/min左右時,進行測試。調(diào)整好自行車的座高和腳踏,受試者熟悉測試的全過程并適應(yīng)自己將要進行的負荷。在正式測試開始時,當?shù)跑囁俣茸畲髸r負荷由零阻力加到預(yù)定阻力,受試者以最快的速度蹬車,旁觀者給予鼓勵和時間提示,以使受試者堅持運動到30 s結(jié)束,自行車的傳感器將數(shù)據(jù)傳遞給計算機。充分休息后進行的10s Wingate無氧測試也采用同樣步驟和方法。

HUR測力系統(tǒng)測試步驟:對大學(xué)生原地垂直自由縱跳過程中無氧爆發(fā)力進行測試,測力臺放置平穩(wěn),體重測試前清零,受試者站立在測力臺上正中部位稱重,然后在規(guī)定時間內(nèi)盡全力垂直自由縱跳,落點依然在原位,儀器通過計算機自動輸出相關(guān)數(shù)據(jù),動作重復(fù)兩次,取最佳測試結(jié)果為學(xué)生縱跳成績。

1.2.2 統(tǒng)計方法。使用SPSS11.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析,采用獨立樣本 T檢驗和一元方差分析方法進行數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)以mean±sd表示,p<0.05表明具有顯著性差異,p<0.01表明具有非常顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生30s無氧能力測試結(jié)果與分析

Wingate 30s無氧測試實驗中,PP反映肌肉短時間輸出功最高水平,一般在前兩個5s即可出現(xiàn),可作為評價磷酸原供能能力的一個重要指標。AP則反映肌肉維持較高功率的耐力,可以評價糖酵解系統(tǒng)供能能力[2]。

三個項目組成的體育專業(yè)全部學(xué)生和對照組學(xué)生30s Wingate無氧測試結(jié)果見表2。體育專業(yè)學(xué)生除了0～5s啟動階段功率、PD和 MIP與對照組無顯著性差異外(P>0.05),其余指標都顯著高于對照組,尤其是AP和AP/kg明顯高于對照組學(xué)生,具有非常顯著性差異(p<0.01),說明體育專業(yè)男生無氧運動能力要強于普通學(xué)生,尤其是短時間糖酵解供能方面的優(yōu)勢更加顯著。陳品[3]的研究發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)女生的AP、PP明顯高于普通女生,而 PD明顯低于普通女生,認為體育專業(yè)女生無氧能力強于普通女學(xué)生。而本次研究也說明男生同樣存在這樣的規(guī)律,不同的是本次研究并沒有發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)男生和普通男生在疲勞指數(shù)上存在明顯差異,即最大功率減少幅度無顯著差異?？傮w上體育專業(yè)男生無氧輸出功率無論是絕對值還是相對值都強于普通男生,但本研究還不能認為體育專業(yè)學(xué)生抗疲勞能力強于普通學(xué)生。

30s無氧測試過程中除了第一個5s體育專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生輸出功率無明顯差異外(p>0.05),在剩余的時間段內(nèi),任何一個5s體育專業(yè)學(xué)生輸出功率都高于普通學(xué)生,并且具有非常顯著性差異(p<0.01),這說明在啟動早期兩組學(xué)生的功率輸出增長比較均衡,還不存在顯著差異,而兩組學(xué)生輸出功產(chǎn)生明顯差距是從測試5s以后才開始,而且這種差距一直持續(xù)到測試結(jié)束。

體育專業(yè)學(xué)生按專項分為三個小組,數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計檢驗發(fā)現(xiàn)三個小組之間無顯著性差異(p>0.05),這說明盡管學(xué)生從事不同體育專項訓(xùn)練和比賽,但這種訓(xùn)練與運動員專業(yè)訓(xùn)練存在很大差距,運動隊不同運動項目、運動成績的隊員存在明顯無氧能力的差距是遺傳基礎(chǔ)、常年訓(xùn)練和適應(yīng)所產(chǎn)生的結(jié)果,而本次研究沒有發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)不同專項男生無氧能力存在明顯差異。不同專項學(xué)生 PP、PP/kg、AP、AP/kg和5s以后每5s平均功率均顯著高于普通學(xué)生(p<0.05),這和體育專業(yè)學(xué)生整體與普通學(xué)生的差異基本一致,值得注意的是武術(shù)項目學(xué)生不但PP、PP/kg明顯高于普通學(xué)生,而且也有高于田徑和足球項目學(xué)生的趨勢,并且在啟動后的前5s就明顯高于普通學(xué)生,這可能和武術(shù)項目的供能特點有關(guān)。大量研究證實武術(shù)套路運動中3種能量代謝都參加了供能,但以無氧代謝為主,無氧代謝中的糖酵解供能尤為重要[4,5],這提示武術(shù)專項學(xué)生可能具有較強的無氧能力,這需要增加樣本量進一步研究。

本次受試對象接受無氧測試的數(shù)據(jù)和以往研究有較大差異,影響wingate無氧測試結(jié)果的因素包括負荷、環(huán)境、溫度、主觀用力等各種因素,其中負荷是最主要因素[6]。本次研究中體育專業(yè)學(xué)生 PP達到了983.94±110.90w,普通學(xué)生也達到了813.26±102.74w,超過了趙光圣[7]、高炳宏[8]等人研究的散打和柔道運動員的最高輸出功率,而且也高于張國海[9]研究的體育專業(yè)男生。這與測試條件的不同有密切關(guān)系,本次研究采用一般人群測試使用的阻力系數(shù)0.075),而目前運動員測試多采用0.075～0.110范圍內(nèi),前人研究的武術(shù)散打和柔道選手常用的系數(shù)是0.098。國外早期的研究認為隨著阻力系數(shù)增加,PP具有拋物線樣的變化趨勢,意味著阻力系數(shù)一直增加,PP具有下降的可能[10,11],0.098對應(yīng)的PP落在拋物線的后半部分極有可能,這是否就是本研究測試結(jié)果超過專業(yè)運動員的原因,還有待進一步研究。另外年齡、是否做準備活動、氣溫、不同型號的功率車以及是否主觀用力等因素都影響著測試的數(shù)據(jù),比較不同人群研究數(shù)據(jù)需要盡可能統(tǒng)一測試環(huán)境和條件。

表2 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生30s wingate無氧能力測試結(jié)果

圖1 不同類別大學(xué)生30s無氧輸出功率對照圖

.2 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生10s無氧能力測試結(jié)果與分析

磷酸原供能在大強度運動早期起著重要作用,是評價無氧能力的重要方面,磷酸原供能系統(tǒng)供能效率最快且不需要氧氣,供能物質(zhì)主要是ATP和CP,不產(chǎn)生乳酸,但其維持時間短,維持最大強度運動的時間約6～8 s左右[12]。測定磷酸原代謝能力的無氧測試時間不宜過長,一般通過10～15 s最大能力持續(xù)運動試驗來完成,整個過程中輸出的 PP、AP越大,PD越小,表明磷酸原代謝能力越強。本次研究受試對象完成wingate 10s無氧測試結(jié)果如表3。

體育專業(yè)學(xué)生 PP達到了989.02±122.35w,PP/kg達到了14.33±1.38 w/kg,尤其是武術(shù)項目的學(xué)生 PP更是超過了1 000w,而李之俊[13]等人研究的短距離自行車男選手

P和PP/kg分別達到了1 149.00±48.36w和14.70±1.00w,本研究的學(xué)生測試結(jié)果與這些優(yōu)秀運動員幾乎在一個水平,出現(xiàn)這種情況可能與測試條件不同有關(guān),李之俊類似研究中阻力系數(shù)采用的是0.098,大于本次的0.075,而且測試時間是15s,因此不能簡單認為體育專業(yè)學(xué)生磷酸原供能水平與優(yōu)秀運動員一致,兩者測試條件不同,研究結(jié)果不具備可比性。

與30s測試結(jié)果類似,10s的無氧測試過程中,體育專業(yè)學(xué)生 PP、PP/kg、AP、AP/kg、5～10s功率均明顯高于對照組學(xué)生(P<0.05);PD和MIP和對照組學(xué)生比較還不存在顯著性差異(P>0.05),總體上講,體育專業(yè)學(xué)生磷酸原供能系統(tǒng)要強于普通學(xué)生,短時間功率輸出效率要比普通學(xué)生好。本研究發(fā)現(xiàn)無論是在10s還是30s的大強度運動中,體育專業(yè)學(xué)生一般是在5s后開始明顯強于普通學(xué)生,有研究[9]發(fā)現(xiàn)體育專業(yè)男生組在任何一個5s區(qū)間AP都明顯高于女生組,但此研究沒有同性別學(xué)生不同時間區(qū)間的無氧能力對比,不能認為和本研究有矛盾。因此筆者認為同性別大學(xué)生無氧運動早期幾秒種做功效率差別不大,無氧能力強的學(xué)生群體在5s左右才開始體現(xiàn)出更強的持續(xù)做功能力。

不同專項體育生10s無氧能力也要好于普通學(xué)生,尤其是武術(shù)項目的學(xué)生無氧能力的優(yōu)勢更加明顯,不僅 PP、AP、AP/kg、0～5s和5～10s功率高于普通學(xué)生,具有非常顯著性差異(P<0.01),而且AP/kg明顯高于田徑項目學(xué)生,具有顯著性差異(P<0.05),提示武術(shù)項目的學(xué)生相對而言無論最大輸出功率還是持續(xù)做功都具有較高的能力。其他兩個專項學(xué)生相對與普通學(xué)生優(yōu)勢有所不同,田徑項目學(xué)生只有PP和最后5s的功率顯著性高于普通學(xué)生(P<0.05),體現(xiàn)了絕對爆發(fā)力的優(yōu)勢;而足球項目的體育生的AP、AP/kg和最后5s的功率又顯著性高于普通學(xué)生(P<0.05),體現(xiàn)了這個群體速度耐力或者忍受乳酸做功的優(yōu)勢。

表3 體育專業(yè)學(xué)生和非體育專業(yè)學(xué)生10s wingate無氧能力測試結(jié)果

圖2 不同類別大學(xué)生10s無氧輸出功率對照圖

.3 體育專業(yè)學(xué)生和普通大學(xué)生 HUR測力臺測試結(jié)果分析

功率自行車進行的無氧能力測試主要評價的是人體下肢的無氧做功能力,下肢肌肉的絕對力量、發(fā)力快慢、抗疲勞等因素決定了wingate無氧測試結(jié)果的高低,但這種測試測試過程較為繁雜,阻力負荷不統(tǒng)一,30s內(nèi)是否主觀用力難以控制,因此不同的研究結(jié)果難以進行橫向比較,這是wingate無氧能力測試不足之處。而目前利用測力臺簡便迅速測試人體下肢肌肉快速做功已經(jīng)非常普遍,兩種測試方法同時評價學(xué)生無氧能力的研究卻不多,本次研究針對學(xué)生的測力臺上的自由縱跳測試結(jié)果如表4。

體育專業(yè)學(xué)生整體上瞬間起跳做功能力要強于普通學(xué)生,MP、height明顯高于普通學(xué)生,具有非常顯著性差異(P<0.01),MP/kg、velocity也顯著性高于普通學(xué)生(P<0.05),但在起跳瞬間力量素質(zhì)上,體育專業(yè)學(xué)生僅有高過普通學(xué)生的趨勢,并無顯著性差異(P>0.05);武術(shù)和足球項目學(xué)生只是MP、height高于普通學(xué)生且具有顯著性差異(P<0.05),力量、速度只有高于普通學(xué)生的趨勢;而田徑項目學(xué)生測試結(jié)果和體育專業(yè)學(xué)生整體相似,MP、MP/kg、height、velocity均明顯高于普通學(xué)生(P<0.05);三個專項學(xué)生之間的相關(guān)數(shù)據(jù)無明顯差異?？傮w而言,體育專業(yè)學(xué)生不但10s、30s無氧能力強于普通學(xué)生,自由縱跳瞬間所體現(xiàn)出來的爆發(fā)力也強于普通學(xué)生,而且田徑項目學(xué)生在彈跳爆發(fā)力上有更強的趨勢。

同自行車測試結(jié)果對比來看,測力臺測試功率很高,體育專業(yè)學(xué)生最大輸出功率達到4 000w以上的水平,遠遠超過了wingate無氧測試1 000w左右的水平,這種情況與測試條件不同有關(guān)。自由縱跳與10s、30s無氧測試相比只是瞬間完成動作,在幾百毫秒完成動作,屬于典型磷酸原系統(tǒng)供能,取決于A TP-CP的快速動員能力,完成動作時磷酸原還有剩余,肌肉的溫度、ATP酶、CK的活性等因素影響著該系統(tǒng)的快速利用能力[14]。而自行車測試持續(xù)時間較長,尤其是30s測試,糖酵解系統(tǒng)供能占很大比例,更多取決于磷酸原儲備的消耗水平和乳酸的消除能力,同時自行車蹬車每一瞬間其實是一條腿發(fā)力,這和縱跳雙腿同時發(fā)力不同,這些因素都是測力臺測試功率遠高于wingate無氧測試的原因。

表4 體育專業(yè)學(xué)生和對照組學(xué)生測力臺自由縱跳測試結(jié)果

2.4 功率自行車和 HUR測力臺測試結(jié)果的相關(guān)性分析

MONARK無氧功率自行車和 HUR測力臺測試都可用于評價人體下肢肌肉無氧做功能力,但側(cè)重不同,測力臺測試的是下肢瞬間發(fā)力所表現(xiàn)出的無氧能力,爆發(fā)力好的人群可以克服更大阻力,快速完成負荷,可能具有較強的wingate無氧測試成績。閆琪[12]等人研究了北京優(yōu)秀女子柔道、足球等項目的運動員,發(fā)現(xiàn) HUR測力臺CMJ測試的 MP、MP/kg、height、velocity等指標與30s無氧測試的最大無氧功率都具有顯著性正相關(guān)(P<0.01),認為可以用測力臺測試的一些簡易指標預(yù)測wingate測試的無氧能力,學(xué)生是否也有這種趨勢還不清楚,本文兩種儀器無氧測試結(jié)果相關(guān)性見表5。

體育專業(yè)學(xué)生10s和30s無氧測試中的 PP、AP與測力臺測試的MP、MF具有顯著性正相關(guān)(r=0.4～0.63,P<05),支持以前的研究結(jié)論,說明體育專業(yè)學(xué)生縱跳表現(xiàn)出的最大做功能力與wingate無氧能力測試結(jié)果具有很高的相關(guān)性。測力臺相對簡單易用,使用方便,耗時少,可攜帶至各種場所進行測試,因此測力臺測試的結(jié)果不但可以評價學(xué)生的彈跳爆發(fā)力,而且可以預(yù)測學(xué)生下肢的無氧能力。和前人研究不同的是本次研究并沒有發(fā)現(xiàn)縱跳高度、速度和無氧測試指標存在顯著正相關(guān),因此不認為縱跳高度等一些更簡便的指標可以預(yù)測學(xué)生的無氧能力。

普通學(xué)生只發(fā)現(xiàn)10s無氧測試中的PP和AP與測力臺測試的MP、MP/kg、MF具有正相關(guān),具有顯著性(r=0.64～0.85,P<0.05),而30s無氧能力測試相關(guān)指標與測力臺測試指標無顯著相關(guān)(P>0.05)。以上結(jié)果表明無氧測試時間越短,與測力臺測試相關(guān)度可能越大。同樣也沒有發(fā)現(xiàn)普通學(xué)生縱跳高度和速度與無氧測試指標有顯著性相關(guān),甚至出現(xiàn)一些負相關(guān),可能與樣本量較少有關(guān)。

表5 MONARK功率自行車和 HUR測力臺兩種儀器無氧能力測試結(jié)果的相關(guān)性

3 結(jié) 論

3.1 體育專業(yè)學(xué)生wingate 30s無氧測試成績好于普通學(xué)生,最大功率、平均功率、5s后的輸出功率均高于普通學(xué)生,體育專業(yè)學(xué)生較長時間無氧運動能力強于普通學(xué)生,但不同專項體育生之間無氧能力還不存在顯著性差異,武術(shù)專項學(xué)生具備較強無氧能力的趨勢。

3.2 體育專業(yè)學(xué)生wingate 10s無氧測試成績好于普通學(xué)生,體育專業(yè)學(xué)生短時間磷酸原供能效率強于普通學(xué)生,武術(shù)專項學(xué)生同樣具備更強的磷酸原供能的趨勢,體育專業(yè)學(xué)生無氧運動早期和普通學(xué)生供能效率無差異,但5s后開始明顯超越普通學(xué)生。

3.3 體育專業(yè)學(xué)生自由縱跳無氧功率強于普通學(xué)生,絕對和相對最大功率、騰空高度和起跳速度明顯高于普通學(xué)生,不同專項體育生之間無明顯差距,但田徑專項學(xué)生縱跳無氧功率強于普通學(xué)生的優(yōu)勢要比武術(shù)和足球項目更明顯。

3.3 體育專業(yè)學(xué)生wingate 10s和30s無氧測試的輸出功率與縱跳最大功率、力量具有明顯相關(guān)性,而普通學(xué)生只是wingate 10s無氧測試功率和縱跳最大功率具有明顯相關(guān),測力臺上縱跳測試結(jié)果可以預(yù)測學(xué)生較長時間無氧做功能力。

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