不同專項優秀運動員氣體代謝水平比較研究

呂坤如 ，羅 正

(1. 武漢體育學院 教學科研實驗中心, 湖北 武漢 430079；2. 武漢體育學院 研究生部, 湖北 武漢 430079)

不同專項優秀運動員氣體代謝水平比較研究

呂坤如1，羅 正2

(1. 武漢體育學院 教學科研實驗中心, 湖北 武漢 430079；2. 武漢體育學院 研究生部, 湖北 武漢 430079)

探討不同專項運動員的心肺機能適應性特征和能量代謝特征，為不同體育項群的項目特點提供生理學基礎. 通過對武漢體育學院男子公開級賽艇運動員與男子輕重量級古典式摔跤運動員在遞增負荷運動過程中氣體代謝變化特征進行比較研究發現，遞增運動至力竭時，賽艇組心率(HR)、呼吸頻率(RR)和氧通氣當量(VE/VO2)顯著低于摔跤組，最大攝氧量(VO2max)顯著高于摔跤組；運動中后期呼吸商(RQ)非常顯著低于摔跤組；達到無氧閾(AT)時，賽艇組潮氣量(Vt)、通氣量(VE)、攝氧量(VO2)和氧脈搏(VO2/HR)非常顯著高于摔跤組.

賽艇；古典式摔跤；優秀運動員；氣體代謝

以往不同專項運動員在遞增負荷時采用同一運動負荷方式進行實驗，很難如實測出真實的氣體代謝水平. 本研究通過對優秀男子公開級賽艇運動員與優秀男子輕重量級古典式摔跤運動員在適宜運動負荷方式的遞增負荷運動中氣體代謝變化進行比較，探討不同體育項群的運動員心肺機能和能量代謝特征，為運動訓練效果評價提供相互借鑒的平臺.

1 實驗對象與方法

1.1實驗對象

武漢體育學院男子公開級賽艇運動員11名，其中國家健將級6名，一級運動員5名；武漢體育學院男子輕重量級古典式摔跤運動員11名，其中國家健將級4名，一級運動員7名. 按體能主導因素分類，賽艇運動屬于耐力性項群的運動項目，古典式摔跤(以下簡稱摔跤)運動屬于速度力量性項群的運動項目. 受試者身體特征見表1.

表1 受試者身體特征(± s)

表1 受試者身體特征(± s)

注：*指兩組間不同水平的指標有顯著性差異(P<0.05)，以下相同.

組 別 年 齡/歲 身 高/cm 體 重/kg 訓練年限/年摔 跤 20.1±1.1 179.0±2.7 85.7±5.4 4.8±0.7賽 艇 19.5±0.8 192.1±1.7* 87.4±4.2 4.5±0.5

表1中兩組的身高指標之間有顯著性差異(p<0.05)，經過相關分析，身高指標與本文其它測試指標(VO2、Vt、VE等)之間零相關.

1.2實驗儀器

MAX-Ⅱ運動心肺功能測試系統、Mercury4.0型運動跑臺、ConleptⅡ賽艇測功儀.

1.3實驗方法

1.3.1選擇適宜的運動負荷方式

賽艇運動員多是利用賽艇測功儀模擬比賽練習耐力運動，選擇賽艇測功儀作為運動負荷方式適宜；摔跤運動員用中長跑運動練習耐力運動，選擇運動跑臺作為運動負荷方式適宜.

1.3.2實驗步驟

實驗步驟：受試者做完準備活動后，配戴呼吸面罩和心率發射器站立或靜坐于測試儀上，用MAX-Ⅱ運動心肺功能測試系統監視數分鐘，待心肺功能指標正常時，再按照遞增負荷運動方案進行實驗.

運動跑臺的方案：初始速度8km/min，每分鐘遞增1km/min，直至力竭；賽艇測功儀的方案：初始功率75w，每分鐘遞增25w，直至力竭.

1.4測試指標

Gulliver’s anti-colonial consciousness was further expressed in the third part of his travels.He described in details Laputa's repression of its inhabitants'rebellion:

攝氧量(VO2)、最大攝氧量(VO2max)、呼吸商(RQ)、氧脈搏(VO2/HR)、氧通氣當量(VE/VO2)、心率(HR)、呼吸頻率(RR)、潮氣量(Vt)、通氣量(VE)、通氣無氧閾(AT)、負荷(LOAD)

1.5數據處理

1.5.1數據統計學分析

1.5.2 VO2max的判定標準

1)HR≥180b/min；2)RQ≥1.10；3)運動負荷增加而VO2不再增加或稍有下降；4)受試者運動至精疲力竭，再經反復鼓勵仍不能維持設定負荷強度. 具備上述4項中3項即可判定[1].

1.5.3 AT的判定方法

判定AT的無創傷性方法有RQ法，V-Slop法和EQ法[2]. 本實驗采用RQ法中RQ=1為判定AT的基本標準，再參考其它方法綜合判定AT.

1.5.4按同一水平的VO2分類數據方法

賽艇測功儀與運動跑臺的強度單位不同，前者以功率計量，后者以速度計量，兩個強度單位之間沒有明確換算公式,按LOAD分類數據不確切. 大量研究表明：在非穩態的遞增負荷運動中，VO2與LOAD高度正相關，這與本實驗結果相一致，賽艇組VO2與LOAD相關系數r=0.996，摔跤組VO2與LOAD相關系數r=0.991，按同一水平的VO2分類數據比按LOAD分類數據確切(同一水平的VO2以下簡稱VO2)，保持VO2與LOAD相關性. 按VO2分類數據方法：(1)選擇三級基準VO2的參考點，分別是摔跤組的初始負荷強度、RQ=1.0、RQ=1.1， 后兩級基準 VO2的參考點代表 AT、V02max判定標準的臨界值. 以參考點確定的VO2為基準. (2)將兩組受試者分別按VO2max排序，且一一對應. （3）以摔跤組的基準VO2選定賽艇組的相對應VO2，三級VO2的P值依次為0.96、0.93、0.91. (附表3)

表2中兩組VO2處于同一水平(P=0.94).

2 研究結果與分析

兩組運動員在適宜專項特點的運動負荷儀上進行遞增負荷運動實驗，測得指標見表2—5.

表2 直立位安靜時各項測試指標(± s)

表2 直立位安靜時各項測試指標(± s)

組別 RR/(br/min) Vt/ml VE/(l/min) VO2 /(ml/min) RQ HR /(b/min) VO2/HR /(ml/b) VE/VO2摔跤 16.8±3.5 604±89 10.16±2.33 302±46 0.85±0.08 78.5±8.9 3.6±0.5 33.6±4.2賽艇 15.5±2.7 579±71 8.86±1.74 286±30 0.82±0.09 65.3±7.1* 4.4±0.3 30.9±2.9

表3 VO2 分類的各項測試指標(± s)

表3 VO2 分類的各項測試指標(± s)

注：**指兩組間不同水平的指標有非常顯著性差異(P<0.01)，以下相同.

V級數02組RR別VO2 /(ml/min)/(br/min) Vt/ml VE /(l/min) RQ HR /(b/min) VO2/HR /(ml/b) VE/VO2 LOAD摔1 賽艇 1503±229 26.6±6.1 1236±246 32.32±7.69 0.75±0.07 107.3±9.3 13.9±1.5 21.4±3.3 87±13/w跤 1479±320 33.1±1.7* 1085±171 36.51±6.61 0.81±0.09 120.6±13.5* 12.2±2.6 24.8±1.6* 8/(km/min) 2 賽艇 3402±550 42.3±8.8 1969±346 81.99±22.12 0.91±0.55 152.0±9.9 22.3±2.2 24.1±2.9 225±35/w摔跤 3380±541 51.3±4.1* 1860±200 95.70±15.52 0.998±0.04** 168.0±10.6* 20.0±3.3 28.3±2.1** 13.0±1.3 /(km/min) 3 賽艇 4065±428 48.3±9.7 2283±356 110.23±24.82 0.988±0.05 170.3±5.4 23.9±1.9 26.9±3.8 283±25/w摔跤 4124±505 58.8±6.5* 2215±225 130.27±18.18 1.098±0.04** 182.1±11.5* 22.6±3.3 31.6±3.0* 16.0±1.3 /(km/min)

表4 AT時主要測試指標(± s)

表4 AT時主要測試指標(± s)

組別 Vt/ml VE/ (l/min) VO2 /(ml/min) HR/(b/min) VO2/HR /(ml/b) AT /(%VO2max) LOAD摔跤 1860±200 95.70±15.52 3380±541 168.0±10.6 20.0±3.3 79 13±1.3/(km/min)賽艇 2288±246** 112.74±13.13* 4213±406** 172.5±8.7 24.3±1.8** 85 286±11/w

表5 VO2max時主要測試指標(± s)

表5 VO2max時主要測試指標(± s)

組別 Vt/ml VE/(l/min) VO2/(ml/min) RQ HR/(b/min) VO2/HR /(ml/b) LOAD摔跤 2270±186 134.09±19.44 4201±450 1.12±0.03 184.5±12.4 22.8±3.0 16.5±1.2/(km/min)賽艇 2684±264** 160.37±20.35 4974±394** 1.13±0.02 184.8±7.4 26.9±1.7** 350.0±0.0/w

2.1 VO2分類的有關指標分析

VO2是評價機體有氧代謝能力水平的指標. VO2水平高低與呼吸、循環、肌肉以及神經一內分泌調節等機能能力有密切關系[3].

2.1.1心率(HR)

如表2和表3所示，賽艇組HR顯著低于摔跤組(P<0.05)，說明賽艇運動員神經機能的調節能力強，維持心率穩態性水平高. 心率變化是自主神經的交感神經與迷走神經活動共同作用結果. 有研究表明，有氧耐力訓練使迷走神經活動增強，交感神經活動呈減弱趨勢，自主神經平衡表現為迷走神經占優勢，心率就降低，而無氧耐力訓練自主神經調節功能相對較穩定[4]. 由于賽艇運動是耐力性運動，摔跤運動是速度力量性運動，兩項運動的性質決定有氧耐力訓練和無氧耐力訓練所占的比例不同，所以兩項運動員HR存在差異.

2.1.2氧通氣當量(VE/VO2)與呼吸頻率(RR)

運動中氧通氣當量的大小能反映人體吸氧的效率，氧通氣當量越小，說明人體吸氧效率越高. 當VO2一定時，VE/ VO2的大小與呼吸系統機能能力有關[5]. 表3所示，賽艇組VE/ VO2始終小于摔跤組(P<0.05或P<0.01)，VE在三級V02中依次小于摔跤組11%、14%、15%，但無顯著性差異(P>0.05)，說明賽艇運動員的肺通氣肌能以最小肺泡通氣量交換單位相同的氧. 賽艇組RR始終小于摔跤組(P<0.05)，佐證了最小肺泡通氣量主要依靠降低呼吸頻率來實現. 賽艇運動員呼吸頻率相對低，提高呼吸肌的效率. 再者，賽艇運動員主要訓練手段是賽艇測功儀和賽艇，運動時四肢與軀體協同動作，呼吸肌得到充分性、連續性收縮和舒展，而摔跤運動員主要訓練手段是啞鈴、杠鈴、雙人搶甩，呼吸肌得到間隙性、局部性鍛煉，所以摔跤運動員呼吸系統功能不如賽艇運動員.

2.1.3 呼吸商(RQ)

RQ是反映機體能量代謝特征指標[6]，在遞增負荷運動中它與百分比最大攝氧量強度正相關. 從直立位安靜狀態到1級VO2時，賽艇組為30%V02max，摔跤組為35%V02max，兩組RQ均下降0.81以下，表明兩組運動員機體內主要以脂肪為底物的有氧供能，自由脂肪酸(FFA)的氧化有利于節約肌糖原消耗，推遲肌肉疲勞. 賽艇組RQ小于摔跤組，表明賽艇運動員的FFA貯量相對較多，FFA氧化功能能力相對較強. 自2級VO2之后，兩組 RQ繼續增加，賽艇組 RQ顯著小于摔跤組(P<0.01). 到 3級 VO2時，賽艇組為82%V02max，RQ<1，表明賽艇運動員機體內主要以肌糖原為底物的有氧供能. 而摔跤組為98% V02max，RQ=1.098，表明摔跤運動員機體內由有氧能系統供能減緩和酵解能系統供能加速的混合供能. 以上特征可以看出，賽艇運動員處在有氧耐力階段，而摔跤運動員已進入疲勞，說明在VO2下賽艇運動員潛在有氧能力大，可能與肌肉纖維類型、線粒體數及酶活性、組織換氣中的彌散能力和能量底物貯量有關.

2.2 AT時VO2與AT值的分析

許多學者證實，在VO2max不再增長時，AT的增長與耐力運動成績之間相關程度比VO2max更高，AT是評價有氧代謝能力水平又一個重要指標[7].

表4所示賽艇組的AT值高于摔跤組，且AT時賽艇組VO2比摔跤組增長24.6%，且有非常顯著性差異(P<0.01)，說明賽艇運動員有氧耐力遠高于摔跤運動員. 賽艇組VO2/HR、Vt比摔跤組增長21%、23%，且有非常顯著性差異(P<0.01)，Vt是兩組VE間有顯著性差異(P<0.05)的主要影響因素. 由此可見賽艇運動員AT時VO2主要與肺通氣功能的呼吸深度，心臟功能的心膊量，骨骼肌中的慢肌纖維及部分氧化型快肌纖維的氧化能力有密切關系. 有研究表明，采用無氧閾強度或略低于無氧閾強度訓練能有效促進機能適應性改變. 男子公開級賽艇運動員耐力劃訓練超過 160km/周，冬訓時，有氧訓練量占整個訓練量的 86%～94%，夏訓時占70%～79%[8]；而優秀摔跤運動員一般耐力訓練方法有8 000m越野跑，3 000m、1 000m計時跑等，在周訓練中主要安排周末或大運動量課后[9].

2.3 VO2max的分析

表5所示，賽艇組的VO2max比摔跤組增長18%，且有非常顯著性差異(P<0.01)，說明賽艇運動員最大有氧能力水平明顯高于摔跤運動員. 影響VO2max的心肺功能因素及肌肉氧化能力與AT相似，但有差異. AT時，賽艇組與摔跤組的VE:VO2/HR分別為4.6:1,4.7:1；VO2max時，卻分別為6:1，5.9:1. 表明從AT到VO2max階段，兩組的VE快速增長，VO2/HR相對維持在原有水平，反映了人體的心搏量水平和肌肉的氧化能力是制約VO2max水平高低的重要因素. 影響兩組VO2max差異的因素還與項目訓練要求有關，賽艇訓練要求是長時耐力劃緊接沖刺劃，而摔跤訓練要求是間隙性短時抗衡與瞬間抱摔.

3 結語

本研究探討賽艇和古典式摔跤運動員心肺功機能及能量代謝特征進行比較研究，遞增運動至力竭時，賽艇組HR、RR和VE/VO2顯著低于摔跤組，VO2max顯著高于摔跤組；運動中后期RQ非常顯著低于摔跤組；達到AT時，賽艇組Vt、VE、VO2和VO2/HR非常顯著高于摔跤組. 由此揭示了不同專項訓練特點對兩組運動員有氧代謝能力影響，充實有氧代謝能力水平評價系統，并且提供一種不同專項負荷儀參與遞增負荷運動實驗的數據分類方法.

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Comparative Study on Gaseous Metabolism in Athletes with Different Sports Items

L□ Kun-ru1，LUO Zheng2
(1.The Experimental Centre of Teaching & Research, Wuhan Sports University, Wuhan 430079, China; 2. Post-graduates Section, Wuhan Sports University, Wuhan 430079, China)

Inquiring the features of adaptable change and characteristics of energy metabolism of cardiopulmonary function in different special athletes, this study provide physiological basis for different item-group in sports. Compared the gaseous metabolism of male rowers with male Lucha greco-romanas of Wuhan Sports University during incremental exercise, the results indicated that during overall period of exercise the rowers’ HR, RR, and VE/ V02were significantly lower than Lucha greco-romanas, in contrast, VO2maxwas higher significantly . In the Middle and Later Periods of exercise, the rowers’ RQ was lower than Lucha greco-romanas, significantly. The rowers’ Vt, VE, VO2and VO2/HR at AT were higher than Lucha greco-romanas, significantly.

Rower; Lucha greco-romana; Excellent athletes; Gaseous metabolism

G804.2

A

1009-2854(2010)08-0020-04

2010-06-26

呂坤如(1951— ), 男, 湖北武漢人, 武漢體育學院教學科研實驗中心實驗師.

徐 杰）