靜水皮劃艇比賽成績75年發展分析

黎涌明，陳小平，烏里·哈特曼

奧林匹克皮劃艇項目包括靜水皮劃艇和激流皮劃艇。靜水皮劃艇自1936年柏林奧運會首次成為奧運會正式比賽項目以來，先后包括500 m、1 000 m、10 000 m和200 m 4種距離，其中，10 000 m自1960年起被取消，200 m在2012年倫敦奧運會上將首次亮相。目前，奧運會靜水皮劃艇比賽包括14個小項，其中6個單人項目在2011年世錦賽上的決賽艇平均成績分別為男子皮艇200 m 35.33 s、男子劃艇200 m 40.10 s、女子皮艇200 m 40.82 s、女子皮艇500 m 108.90 s、男子皮艇1 000 m 221.40 s、男子劃艇1 000 m 249.70 s。

在靜水皮劃艇75年的奧運歷史中，500 m和1 000 m是歷屆奧運會的比賽距離，此兩種距離項目比賽成績的變化可以反映靜水皮劃艇的整體發展脈絡。圖1是男子單人皮艇1 000 m（MK1－1 000）和女子單人皮艇500 m（WK1－500）自1948年以來歷屆奧運會和世錦賽第1名比賽速度的變化趨勢（相對各自歷年最快速度百分比）。MK1－1 000和WK1－500在此期間的比賽平均速度分別提高32.5％和42.1％，每10年的增長速度分別達5.0％和6.5％。靜水皮劃艇比賽成績的提高是眾多因素共同作用的結果，本研究擬從形態學、生理學、器材、訓練學和監控診斷5個方面對75年靜水皮劃艇比賽成績的發展進行回顧，以探究75年靜水皮劃艇成績提高的潛在因素。

1 形態學

隨著大眾人群形態學特征的發展，靜水皮劃艇運動員在過去的75年內也朝著更高、更強壯的方向發展，運動員形態學特征的發展可能是靜水皮劃艇成績提高的原因之一。表1是自1976年起各國國家隊皮劃艇運動員部分形態學和生理學指標，從中可以獲悉世界水平運動員的基本形態學特征。世界水平的男子皮艇運動員基本都擁有＞180 cm的身高和＞80 kg的體重，其中近幾年進步較大的兩支國家隊中，西班牙國家隊的平均身高和體重分別為183 cm和86 kg［13］，英國國家隊200 m運動員的平均身高和體重分別為183 cm和85 kg［32］。另外，一些身高＞190 cm和體重＞85 kg的男子運動員也出現在各國國家隊中。相比之下，有關男子劃艇和女子皮艇運動員的形態學數據非常有限，不同國家隊之間的差異性也較大。

圖1 男子單人皮艇1 000 m（MK1－1 000）和女子單人皮艇500 m（WK1－500）成績變化及器材發展示意圖

盡管從表1中可以發現世界水平皮劃艇運動員的基本形態學特征，但是，由于各國家隊的運動水平本身就存在著較大的差異性，因此，世界水平皮劃艇運動員形態學特征在過去的75年內的發展趨勢卻無法從表1中找到。對同一運動水平更大樣本量的形態學特征進行比較才能更為客觀地反映世界水平皮劃艇運動員形態學的變化趨勢。圖2是數屆奧運會靜水皮劃艇運動員身高和體重的變化趨勢圖，從中可以發現，在1964—2000年期間，奧運會皮劃艇運動員身高和體重都呈現了增加的趨勢，這個趨勢與大眾人群的形態學特征變化趨勢一致。Cole等人報道，大部分歐洲國家的成年人群自19世紀開始每10年身高增長的速度為10～30 cm［10］，這意味著皮劃艇項目可以招募到更高的運動員來從事這項體育運動。將表1中用皮艇測功儀和相似測試方法進行最大耗氧量測試的數據提取出來，可以得到公式1（圖3）。y＝0.5798e0.0249x（1）

其中，y為最大耗氧量，x為體重，e為自然對數。由此公式可以發現，皮劃艇運動員體重的增加（體脂百分比保持不變）可以帶來最大耗氧量的增加。因此可以推測，過去75年內皮劃艇運動員形態學的變化是引起運動員成績提高的原因之一。

圖2 數屆奧運會皮劃艇運動員身高和體重變化示意圖注：上圖為女子，下圖為男子［3，11，29］。

圖3 世界水平皮劃艇運動員體重與最大耗氧的關系示意圖注：最大耗氧量的測試方法均為皮艇測功儀上的遞增負荷測試。

表1 各國國家隊靜水皮劃艇運動員部分形態學和生理學指標一覽表

續表1

2 生理學

過去75年內皮劃艇運動員形態學的變化不可避免地帶來了生理學的變化，而對皮劃艇生理學特征認識的變化同樣可能促進了皮劃艇成績的提高。對皮劃艇項目較為全面的生理學研究開始于20世紀70年代，其中第一篇報道皮劃艇最大耗氧量的文獻見于1976年［31］，世界優秀皮劃艇成年運動員在跑臺遞增測試測得的最大耗氧量高達5.4 l／min之高，500 m和1 000 m全力劃后血乳酸分別達13.2 mmol／l和12.9 mmol／l之高。由于水上生理學測試技術的局限和皮劃艇測功儀的缺失，對皮劃艇生理學的認識在20世紀90年代之前非常有限。

對皮劃艇生理學特征認識的另一個方面是皮劃艇的能量供應特征。20世紀90年代之前，對皮劃艇項目能量供應特征的認識借鑒于其他運動項目的研究。瑞典生理學家Astrand等人于1970年在其生理學著作中給出了不同持續時間的運動項目的能量供應表格，表中顯示，2 min全力運動項目的有氧供能和無氧供能比例各占一半［4］，持續時間短于2 min的運動項目有氧供能比例小于50％，持續時間長于2 min的運動項目有氧供能比例才大于50％，這一結論在其最新的生理學著作中仍然未作修改［11］。與此類似，德國生理學家Heck等人在其著作中同樣報道2 min是有氧與無氧供能主次劃分的分界線［17］。基于這些生理學著作的理論，對于持續時間在2 min以內的皮劃艇500 m項目和4 min以內的1 000 m項目，其有氧供能的比例分別推測為＜50％和＜70％。直至1997年，Byrnes等人對美國國家皮劃艇隊進行了測功儀120 s和240 s的全力測試，發現120 s和240 s全力劃的有氧供能分別占了＞60％和＞80％之多［9］。這一直接測試結果證明，20世紀90年代之前基于生理學著作對皮劃艇供能特征的認識低估了有氧供能的比例。究其原因，是因為Astrand等人在實驗過程中設定了一個過高的做功效率（22％）［14］，而皮劃艇運動的做功效率只有13％～17％［8］。對有氧供能的低估勢必造成訓練過程中對有氧訓練的忽視。盡管對皮劃艇項目能量代謝的正確認識直到20世紀90年代末才見于文獻，但是在運動訓練實踐過程中，許多皮劃艇傳統強國在此之前就已經發現有氧訓練對于皮劃艇能力的重要性，并針對性地制定了發展有氧能力的訓練內容。因此可以推測，對皮劃艇有氧供能的正確認識促使了對皮劃艇有氧能力的重視，這也可能是在過去75年內皮劃艇成績提高的原因之一。

3 器材

器材的改進在過去75年內給皮劃艇比賽成績帶來了革命性的變化。圖1下側顯示的是在過去75年內皮劃艇在船型、槳型和船材料三方面的變化。自1990年起，碳纖材料的艇在國際比賽中被廣泛采用，在此之前的皮劃艇為木質艇，皮劃艇制作材料對運動成績的影響未見于相關報道。相比之下，20世紀80年代中葉瑞典人對皮艇槳型的改進被報道帶來了皮艇比賽成績的一次新的飛躍［20］。新的翼型槳取代傳統的平槳，并被報道可以增加水流渦旋的面積以及更好地利用槳葉在水中產生的升力，并由此將槳葉的效率提高了72％～88％［20］。這種槳葉形狀的改進至少可以部分解釋80年代末到90年代初世界皮劃艇比賽成績的提高。

相比于船材料和槳型的變化，皮劃艇形狀的改變更為頻繁，并由此帶來的成績的提高也更為顯著。在1952年赫爾辛基奧運會上，V型皮劃艇首次使用，在此之前運動員所使用的皮劃艇為梭型。1960年奧運會上，鉆石型皮劃艇首次采用，并于1972年被三角型皮劃艇所替代。鷹型皮劃艇自1988年被采用后，皮劃艇在艇型方面就未出現新的變化［28］。皮劃艇艇型對運動成績的影響可以從一些運動員的個案中得到證實。瑞典運動員Gert Fredriksson使用V型艇在1952年奧運會上將成績提高了25.3 s，8年后他使用鉆石型艇在1956年成績的基礎上再次提高16.9 s。與此相反，丹麥運動員Erik Hansen使用鉆石型艇自1960—1972年連續參加了4屆奧運會，最后一次成績相比第一次提高幅度不到1 s［28］。

皮劃艇器材方面的其他變化包括艇寬和座位變化［24］。2000年國際劃聯取消了對艇寬的限制，由于艇寬與艇的迎水面積有關，因此，為了減少艇在水中所受的阻力，一些更窄的艇在2000年后被陸續生產出來，這同時也對運動員的平衡能力有了更高的要求。皮艇的旋轉座位在2004年雅典奧運會后被國際劃聯再次批準。據報道，旋轉座位可以增加測功儀上運動員的蹬腿力和功率以及膝關節的活動幅度［25］。但是，由于水上劃時旋轉座位增加了對運動員平衡的要求，旋轉座位在水上應用的效果仍存在爭議。

圖4是對新、舊幾種器材的一個比較，從中可以發現艇材料的變化（見皮艇和劃艇對比）、皮艇槳型的變化（見皮艇對比）、艇型變化（見皮艇和劃艇對比）、艇寬變化（見皮艇和劃艇對比）以及皮艇座位變化（見座位）。因此，皮劃艇器材的改變可以被認為是75年間皮劃艇成績提高的主要原因之一。

圖4 不同時代的皮劃艇器材示意圖注：圖片來自互聯網。

4 訓練學

訓練學方面的變化在75年皮劃艇發展歷史中的作用盡管沒有研究文獻給予論證，但是仍能從中得到一些啟示。皮劃艇的訓練量在過去40年內的變化可以從多篇文獻的報道中進行推測。作為世界皮劃艇歷史上的傳奇人物，德國女子運動員Birgit Fischer在20世紀70年代末的年總訓練量高達1 300 h之多，其中專項年訓練量就達600～800 h之多。作為同時代的德國籍奧運會劃艇冠軍，Olaf Heukrot的年總訓練量和年專項訓練量也與Fischer類似［23］。進入21世紀，當Birgit Fischer再次復出備戰2004年雅典奧運會時，其年訓練總量卻只有359 h（其中專項訓練量為228 h）［12］。在前德國皮劃艇國家隊教練Josef Capousek的執教下，中國皮劃艇隊在2005—2006年度的總訓練量為710 h（其中專項訓練量為405 h）［21］（圖5）。

在其他幾篇有關皮劃艇訓練量的報道中，Issurin在其著作中提及皮劃艇年總訓練量由20世紀80年代的1 100 h降到90年代的900 h［19］。在胡松楠翻譯的報道中，芬蘭劃艇運動員在20世紀80年代的年訓練公里數達6 000 km［1］。Garcia－Pallares等人報道西班牙國家隊在備戰2008年北京奧運期間年劃行公里數為4 415 km，另外力量訓練109.6 h［13］。盡管各篇報道中對負荷量的統計可能存在方法學上的差異，但是可以推測皮劃艇運動員在過去的40年內運動量越來越少，并可以得出圖6所示趨勢，即世界皮劃艇運動員的年總訓練量由20世紀70年代的1 300 h逐漸減至21世紀的700 h。此趨勢的原因，一方面，是前社會主義國家體育政治化使得運動員可以不用工作，全天進行訓練，并且，可能在藥物的支撐下可以承受更高的負荷量刺激；另一方面，隨著訓練科學的不斷進步，訓練質量不斷得到提高，運動員在更少的訓練量下同樣可以保持甚至提高運動能力。當然，訓練量的變化只是訓練學方面的一個宏觀反映，在皮劃艇75年的發展歷史中，訓練結構肯定也發生了有利于運動員能力發展的變化（如有氧訓練比例的增加）。

圖5 不同年代皮劃艇運動員訓練量變化示意圖（灰色柱子為年總訓練量，白色柱子為年專項訓練量）

5 監控診斷

對皮劃艇項目的監控診斷盡管不如其他項目（如賽艇）開展得及時和廣泛，但毋庸置疑的是，在過去75年的發展過程中，生理學和生物力學方面的監控診斷在提高皮劃艇訓練質量的過程中發揮了不可忽視的作用。有效和準確的監控診斷方法和手段在經歷了一段相當長的發展過程后逐漸趨于成熟。一些監控診斷方法和手段在皮劃艇項目中的應用要落后于這些方法手段的誕生。第一臺自行車測功儀早在1896年就在巴黎誕生，道格拉斯袋耗氧量測試法在1911年就被發明，第一臺便攜式氣體代謝儀器在20世紀40年代初期就被兩名德國科學家發明［18］。相比之下，皮劃艇項目的第一臺測功儀直到1973年才被Pyke等人由Monark功率自行車改造而成［26］，道格拉斯袋1976年才用于皮劃艇的水上氣體代謝測試［31］，第一臺現代氣阻式皮劃艇測功儀1988年才誕生［22］，便攜式耗氧量測試儀1992年才用于皮劃艇水上測試［15］（圖7）。監控診斷方法和手段的發展促進了皮劃艇監控診斷由結果控制向過程控制的轉移，這種轉移是訓練科學化的重要標志。

圖6 世界皮劃艇運動員年總訓練量變化趨勢示意圖

圖7 皮劃艇測功儀和水上氣體代謝測試方法示意圖

皮劃艇監控診斷由結果控制向過程控制轉移的另一方面是生物力學在皮劃艇項目中的應用。皮劃艇項目系統的生物力學監控診斷始于20世紀70年代的前蘇聯和前東德［29］。兩德合并和前蘇聯解體后，德國以Jurgen Spring為代表的皮劃艇生物力學專家繼續延續著在這一領域的研究［23］，其他西方國家也陸續開始了皮劃艇生物力學的監控診斷，其中包括英國［30］、澳大利亞［6］、新西蘭［20］、意大利［28］、葡萄牙［16］、中國［2］等。這些國家分別對皮劃艇水上和測功儀的槳力以及運動學指標進行測試，這些生物力學的監控診斷進一步促進了對皮劃艇項目特征的認識。因此，生理學和生物力學方面對皮劃艇監控診斷的發展也可能是皮劃艇75年來比賽成績出現提高的原因之一。

6 總結

靜水皮劃艇75年期間比賽成績的提高是多方面因素綜合發展的結果，更高、更強壯的運動員的招募帶來了皮劃艇運動員生理能力的增加，對專項供能特點認識的深入促進了對有氧能力的重視，器材的不斷發展使得運動員專項運動的效率不斷提高，訓練量的減少和訓練結構的優化提高了運動員能力適應的有效性，生理學和生物力學監控診斷的進步增進了對專項特征的了解和訓練科學化的程度。當然，其他方面的原因在這75年的發展過程中也起到了一定的作用，如二戰結束后各國國家隊的成立使得皮劃艇運動員的訓練更加系統等。這多方面因素的共同作用才演義了靜水皮劃艇75年成績不斷提高的歷史。

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