科學冬訓對越野滑雪運動員供能能力的量化提高

張冠男，柴建中，陳素峰，徐起麟

摘 要：越野滑雪作為一項混合代謝供能的競速項目，對運動員有氧能力、無氧能力進行研究和評價，有助于為教練員把握運動員能力發展、掌握訓練效果、制定訓練方案提供參考。以4名河北省越野滑雪男子運動員為研究對象，測試冬訓前后有氧能力、無氧能力的指標變化；同步設計出極限強度間歇運動試驗，通過刺激運動員產生高血乳酸值來評價運動員的耐酸能力。發現經過科學的冬訓，運動員的最大攝氧量和無氧閾攝氧量占比得到明顯提升，最大無氧功和平均無氧功也均有提升，耐乳酸能力得到一定改善。提出提高越野滑雪運動員的最大攝氧量利用率和無氧耐力是提高運動成績的關鍵，同時以數據作為支撐，實現訓練效果的可視化，有助于越野滑雪項目的科學化發展。

關鍵詞：冬季訓練；越野滑雪；有氧供能；無氧供能

中圖分類號：G863.13? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1002-3488（2023）01-0009-06

Quantitative Improvement of Energy Supply Capacity of Cross-country Skiers by Scientific Winter Training

ZHANG Guannan， CHAI Jianzhong， CHEN Sufeng， XU Qilin

（Sports Science Research Institute of Hebei Province， Shijiazhuang 050031， China）

Abstract： Cross-country skiing， as a racing event with mixed metabolism and energy supply， the study and evaluation of athletes' aerobic and anaerobic capacities can help provide reference for coaches to grasp the development of athletes' abilities， master the training effects， and formulate training programs. Four male cross-country skiers from Hebei Province were selected as the research subjects to test the index changes of aerobic capacity and anaerobic capacity before and after winter training; an extreme intensity interval exercise test was designed simultaneously to evaluate the athletes' acid tolerance capacity by stimulating them to produce high blood lactic value. It was found that through scientific winter training， the athletes' maximal oxygen uptake and anaerobic threshold oxygen uptake ratio were significantly improved， and both maximal anaerobic work and average anaerobic work were also improved， and the lactic acid tolerance ability was somewhat improved. It was concluded that improving the maximal oxygen uptake utilization and anaerobic endurance of cross-country skiers is the key to improve the athletic performance， while visualizing the training effect with the support of data can help the scientific development of cross-country skiing program.

Key words： winter training; cross-country skiing; aerobic energy supply; anaerobic energy supply

越野滑雪作為一項古老的體育運動，是當前雪上運動的基礎大項，在冬季項目比賽中具有重要地位[1]。越野滑雪是周期性運動項目，以滑雪板和滑雪杖為工具，運用登山、滑降、轉彎、滑行等基本技術，在丘陵起伏的山地沿著規定的路線進行競速[2]。比賽項目包括男女運動員的短、中、長、超長距離以及接力等12個小項[3]，主要供能特點是以有氧能力為主導、無氧耐力為支撐的混合代謝供能[4]。河北省越野滑雪隊成立較晚，于2017年5月正式建隊，運動員均由中長跑及水上項目等跨項選拔而來[5]。本研究通過對4名河北省男子越野滑雪運動員冬訓前后的有氧能力、無氧能力進行綜合評價，以期為教練員準確把握運動員的能力發展，掌握運動員的訓練效果，制定個體化的訓練方案提供數據參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取河北省男子越野滑雪運動員4名作為研究對象，年齡18.2±1.9歲，身高177.0±10.3 cm，體重73.5±8.7 kg，訓練年限4年，原訓練項目均為中長跑。部分運動員曾取得第二屆全國青年運動會越野滑雪男子甲組短距離自由技術比賽第1名、團體短距離甲組第3名、團體短距離乙組第3名。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗測試法

測試冬訓前后（共3個月）4名運動員的有氧能力、無氧能力指標變化。使用身高體重儀、德國Context便攜式運動心肺功能測試儀和配套心率帶、德國Hpcosmos跑步機、日本COMBI功率自行車、德國EKF便攜式血乳酸測試儀、秒表、采血針、醫用酒精、棉簽若干。

最大攝氧量測試：受試運動員測試前1 h未大量進食，測試前充分熱身。測試方式為跑步機遞增速度運動，起始坡度為2，起始速度為8 km/h，每2 min速度遞增1 km/h，直至達到15 km/h，速度為15 km/h后不再增加，每隔1 min增加2坡度，直至運動員力竭。測試結束后，記錄跑步機最終速度和最終速度階段跑步時間，并測定即刻血乳酸值、運動后3 min血乳酸值，取最大值作為運動后最大血乳酸。

無氧能力測試：對受試運動員進行間歇性運動無氧能力測試。受試運動員全力蹬功率自行車運動4組，每組持續20 s，間歇40 s，負荷為受試運動員體重的8.3%；記錄每組結束后即刻心率和運動完3 min后心率。采用德國EKF便攜式血乳酸儀，測試運動前、運動后0 min、2 min、3 min、5 min、7 min、9 min的血乳酸，采血部位為運動員指尖末端。

1.2.2 數據分析法

數據經 Excel作圖處理，結果用均數±標準差表示，采用單樣本T檢驗進行比較分析，顯著性水平為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 冬訓前后有氧能力變化

有氧能力是越野滑雪運動員獲得優異成績的關鍵因素之一[6]，對受試運動員進行有氧能力相關測試，可以客觀評價其運動潛能和當前階段的有氧運動水平。對冬訓前后的最大攝氧量（VO2max）、相對最大攝氧量（VO2max/kg）、最大心率（HRmax）、通氣無氧閾（VO2AT）、相對通氣無氧閾（VO2AT/kg）、通氣無氧閾心率（HR-AT）、最大呼吸商（RERmax）、最大血乳酸（BLAmax）等指標進行統計分析，觀察冬訓前、后運動員有氧代謝能力的變化（表1）。

VO2max/kg是反映人體最大有氧耐力的標志[7]。冬訓前，4名運動員的VO2max/kg分別為64 ml/min/kg、62 ml/min/kg、54 ml/min/kg、65 ml/min/kg，4號運動員和1號運動員的VO2max較大；經過3個月的冬訓，4名運動員的VO2max/kg均有所提高，其中1號運動員的提高值最大。經計算，4名運動員冬訓前的VO2max/kg均值為61.25±4.99 ml/min/kg，冬訓后的VO2max/kg均值為63.5±5.25 ml/min/kg，該值顯著提高（P＜0.05）。4名運動員冬訓前的HRmax均值為190.2±3.6 bmp，冬訓后的HRmax均值為192.7±2.6 bmp，HRmax也有一定提高，但不具備顯著性差異。VO2max/kg和HRmax的提高，反映出冬訓后運動員心肺功能、攝氧能力提升。

無氧閾是評定有氧能力的重要指標，無氧閾出現的越晚，說明運動員的有氧耐力越好[8]。冬訓前，4名運動員的VO2AT/kg分別為42 ml/min/kg、40 ml/min/kg、35 ml/min/kg、42 ml/min/kg，占各自VO2max的比例AT（% VO2max）分別為65.6%、65.5%、64.8%、69.2%，其中4號運動員的AT（%VO2max）最高，其他3名運動員該值相近；冬訓后4名運動員VO2AT/kg均有所提高，AT（% VO2max）分別變為69.1%、68.8%、64.3%、72.7%，僅3號運動員的AT（%VO2max）較冬訓前略有下降。4名運動員冬訓前的AT（%VO2max）均值為66.03±2.17%，冬訓后該值為68.73±3.44%，呈現顯著升高（P＜0.05）。此外，HR-AT可作為發展有氧能力的強度指標，為教練員和運動員在運動訓練中提供參考。4名運動員的HR-AT范圍在170～180 bmp，1號運動員和4號運動員冬訓后的HR-AT略有提升。經計算，4名運動員冬訓后跑步時長較冬訓前比較分別有所增加，說明運動員的耐力水平有一定提升。

2.2 冬訓前后無氧能力變化

越野滑雪比賽中，運動員既需要有氧代謝供能，又需要無氧糖酵解供能，特別是中短距離項目，要求運動員具備良好的有氧耐力和強大的耐乳酸能力[9]。對受試運動員進行耐乳酸能力測試，對每組測試的最大無氧功率（PP）、相對最大無氧功率（PP/kg）、平均無氧功率（AP）、相對平均無氧功率（AP/kg）、每組結束后即刻HR（10 s HR）和3 min后HR進行統計分析，測試結果見表2。

2.2.1 受試運動員PP/kg、AP/kg測試結果

運動員全力進行4組運動，每組PP多數出現在運動開始后的3～6 s，反映了磷酸原系統的供能功率，體現了PP的水平，該值越大，說明運動員的爆發力越強。經比較，4號運動員的最大無氧做功能力最強，3號運動員的最大無氧做功能力最弱，1號、2號運動員最大無氧做功能力相近。冬訓前，受試運動員4組PP/kg的平均值為9.95±0.79 W/kg、9.25±0.71 W/kg、8.25±0.79 W/kg、7.98±1.04 W/kg；經過3個月冬訓，4組PP/kg的平均值變為10.30±0.67 W/kg、9.58±0.58 W/kg、8.68±0.82 W/kg、8.33±1.15 W/kg，4名運動員的PP/kg值均有所提高。

AP體現了無氧酵解能供能水平，反映肌肉的無氧耐力，該值越大，說明運動員糖酵解代謝能力越強，無氧速度耐力越好[10]。經測試比較，4號運動員的平均無氧做功能力最好，2號、3號運動員平均無氧做功能力較弱。冬訓前，受試運動員4組AP/kg的平均值為8.43±0.36 W/kg、7.35±0.21 W/kg、6.65±0.21 W/kg、6.25±0.31 W/kg；經過3個月冬訓，4組AP/kg的平均值變為8.73±0.36 W/kg、7.53±0.22 W/kg、6.80±0.29 W/kg、6.40±0.29W/kg，4名運動員的AP/kg值均有所提高。

2.2.2 受試運動員4組運動的功率下降情況

無氧功率的下降情況，可以反映運動員在無氧做功時抗疲勞的能力。4組運動PP的變化能夠反映間歇性爆發力的下降程度，AP的變化能夠反映間歇性速度耐力的下降程度。為此，對冬訓前、后受試運動員4組運動的平均PP/kg、平均AP/kg進行統計，見圖1。

4組運動中組與組之間折線的斜率越大，表明功率下降越快。由圖1可以看出，冬訓前、后運動員平均PP/kg下降最快的組為第3組，說明運動員在第3組運動時磷酸原系統的供能功率明顯下降，運動員爆發力明顯降低；對兩條折線（長橫虛線、實線）分別做線性回歸，回歸方程式的斜率分別為-0.69、-0.68，下降速率近乎一樣，說明冬訓前后運動員的血乳酸消除能力沒有明顯變化。冬訓前、后運動員平均AP/kg斜率最大的組為第2組，說明運動員在第2組運動時平均AP/kg下降最快，糖酵解供能能力明顯降低，速度耐力明顯下降；對兩條折線（短橫虛線、點線）分別做線性回歸，回歸方程式的斜率分別為-0.77、-0.72，說明冬訓后的AP/kg整體下降速率有所降低，運動員的無氧耐力有一定提高。

2.2.3 受試運動員血乳酸測試結果

通過4組極限強度間歇運動，能夠最大限度調動運動員的糖酵解供能能力，可得到運動員最大血乳酸值（沖酸能力），測定運動后一段時間內血乳酸的變化情況，可得出血乳酸消除速率。4名運動員冬訓前、后極限強度間歇性運動后血乳酸測試結果，見表3；血乳酸變化趨勢，見圖2。

經過極限強度間歇運動，冬訓前4名運動員的最大血乳酸值分別達到17.2 mmol/L、19.6 mmol/L、15.8 mmol/L、20.2 mmol/L ，4號運動員和2號運動員的沖酸能力最好，能達到20 mmol/L左右，糖酵解能力較強；冬訓后，4名運動員最大血乳酸值分別為18.3 mmol/L、18.7mmol/L、16.7 mmol/L、20.8 mmol/L，1號、3號、4號運動員的最大血乳酸值有所提高，2號運動員該值略有下降。

乳酸清除率可準確反映無氧耐力運動員運動后身體恢復的程度，同時也反映出有氧代謝能力。通過圖2可以看出4名運動員經過間歇運動后的血乳酸消除情況，血乳酸峰值分別出現在運動后的0 min、2 min、2 min、3 min，9 min后4名運動員的血乳酸值依然保持在10 mmol/L上下，沒有得到很好的消除。考慮這與運動模式有關，間歇性極限強度運動導致血乳酸持續堆積，需要一定時間從細胞中彌散出來，所以血乳酸的產生和消除時間均較長。血乳酸出峰時間是判斷依據，以運動后0 min、2 min、3 min、5 min、7 min、9 min7個時間節點的血乳酸值對血乳酸折線圖做線性回歸，1號運動員冬訓前、后血乳酸變化斜率分別為-1.63、-1.65，冬訓前后乳酸清除率基本一致；2號運動員冬訓前、后血乳酸變化斜率分別為-0.99、-1.72，冬訓后乳酸清除率明顯高于冬訓前；3號運動員冬訓前、后血乳酸變化斜率分別為-1.43、-1.31，冬訓前乳酸清除率略高于冬訓后，前后差別不大；4號運動員冬訓前、后血乳酸變化斜率分別為-1.31、-1.62，冬訓后乳酸清除率高于冬訓前。

這些數據定量反映出運動員冬訓前后的糖酵解供能能力變化。4號運動員最大血乳酸值和乳酸清除率有一定提高，且血乳酸出峰時間提前，說明耐乳酸能力有所提升；盡管2號運動員最大血乳酸值略有下降，但乳酸清除率明顯加快；1號、3號運動員變化不明顯。

3 討論

本研究選取冬訓前、后作為運動員階段性身體能力測試的時間節點，冬訓期是運動員訓練上量、上強度、提高身體能力的重要階段[11]，以發展有氧耐力、專項速度、速度耐力和專項力量為主，日常訓練通常包括技術訓練、力量訓練、變速滑、節奏滑、45 km越野、2 h無氧閾心率慢跑等。經過3個月冬訓，運動員的有氧能力、無氧能力得到了一定提高，其中4號運動員的提高程度最大，1號、2號運動員有明顯提高，3號運動員由于經歷一次感冒發燒、一次外出考試，冬訓期間未能得到系統訓練，身體能力提升不明顯。

3.1 提高VO2max/kg利用率是增強有氧能力的關鍵

有氧能力是越野滑雪運動員在比賽中獲得好成績的關鍵所在，發展運動員的有氧運動能力是訓練的重點。4名受試運動員的VO2max/kg均值為63.5±5.25 ml/min/kg，與我國優秀越野滑雪運動員（69.4±6.5 ml/min/kg）相比有一定差距[12]，但AT（%VO2max）的均值為68.73±3.44%，與國內優秀越野滑雪運動員68.17±5.20%的AT（%VO2max）相比幾乎一樣[13]。VO2max/kg受遺傳因素影響較大[14]，后天訓練可提升空間較小，但這并非完全否定了VO2max/kg的可訓練性，遺傳決定了發展上限，而無氧閾可通過良好的耐力訓練得到有效提升。有文獻指出，我國優秀越野滑雪運動員的VO2max/kg與國外優秀越野滑雪運動員相比差別不大，但VO2max/kg利用率AT（%VO2max）較低[14]，致使在長時間的耐力運動中，肌肉乳酸堆積出現較早，限制了運動員成績的提高。優秀耐力運動員的VO2max/kg利用率可達80%～90%，而4名受試運動員的VO2max/kg利用率僅為64%～73%，還有很大的提升空間。

3.2 提高無氧耐力對中短距離越野滑雪運動員意義深遠

周期性耐力項目運動員的競技能力很大程度上取決于有氧耐力和無氧耐力，特別是對中短距離越野滑雪項目而言，無氧耐力和有氧耐力應協調發展。血乳酸濃度能夠反映出肌肉中無氧糖酵解供能與代謝以及乳酸的耐受情況。越野滑雪比賽的地形波浪起伏、復雜多變，賽道總體由1/3上坡、1/3平地和1/3下坡組成。有研究指出，由于地形的持續變化，運動員的比賽強度也在高強度（上坡）和次高強度（下坡或平地）之間不斷波動，類似于間歇訓練[15]。在查閱中外文獻的過程中，發現若干篇通過30 s WinGate功率自行車試驗研究越野滑雪運動員無氧代謝能力的文獻，未發現通過間歇性高強度運動測試該項目無氧代謝能力的研究。參照教練員意見和越野滑雪運動員能量代謝特點，本研究設計了極限強度間歇運動試驗，通過刺激運動員產生高血乳酸值來評價運動員的耐酸能力。預試驗采取了以受試者體重的8.3%為負荷進行5次20 s的全力運動（每次間歇20 s、30 s、40 s、50 s），以受試者體重的8.3%為負荷進行5次15 s的全力運動（每次間歇15 s、25 s、35 s、45 s）等多種測試方案，根據對HR的控制（每組運動結束后即刻HR控制在160 b/min以上）和運動員的主觀反應，最終確定無氧能力測試方案。經計算，第1組測試與第4組測試的PP/kg均值相差約2.0 W/kg，AP/kg均值相差約2.3 W/kg，前后差值較小，客觀反映出運動員的無氧耐力較好。

4 結束語

科學系統地訓練能夠有效發展越野滑雪運動員的供能系統。經過測試與分析，3個月的冬訓使越野滑雪運動員的VO2max/kg以及VO2AT/kg占VO2max的比例AT（% VO2max）得到明顯提升；PP/kg和AP/kg均有所提高，耐乳酸能力得到改善，反映出教練員的冬訓方案實施效果較好，運動員供能能力得到了提升。同時，本研究制定的機能監測、評定方案較為合理，為教練員把握運動員能力發展、掌握訓練效果、制定訓練計劃提供了數據支撐，實現訓練效果的可視化和數字化，助力越野滑雪項目的科學化發展。

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