不同體育項目學生無氧運動能力的比較

張 程

1 前言

隨著體育運動項目水平的快速發(fā)展，不管是在體能主導類速度力量型項目，還是在體能主導類耐力型項目，無氧運動能力已經(jīng)成為優(yōu)秀運動員或者體育學生獲取優(yōu)異運動成績的重要因素之一，而無氧代謝能力又是體育專業(yè)學生運動速度和速度耐力的支撐，所以在當今學校體育訓練中，有越來越多的教練員、領隊開始注重運動員以及學生的無氧運動能力各方面指標的測試和評價。即使是相同的運動項目對于不同身體素質(zhì)的學生來講無氧能力也會有明顯的差異。無氧能力也叫做無氧容量，是人體肌肉的無氧供能代謝系統(tǒng)能夠提供能量的總量或完成無氧功的總量?，F(xiàn)如今隨著高科技的進一步發(fā)展，無氧功率測試的方法也比較多，比如縱跳高度法、疾跑法、和臺階試驗等等，但目前采用無氧功率試驗的比較多。本次主要運用該測試方法對體育教育專業(yè)不同項目學生無氧功率進行定量分析，在本文中主要分析了體育教育專業(yè)不同項目學生的無氧代謝能力特征，這將對客觀地分析與評價體育教育專業(yè)學生的無氧運動能力、檢查學生的運動訓練效果以及探討無氧工作能力的發(fā)展及其對訓練的適應規(guī)律等理論和應用具有重要的意義，此外對測試結果進行數(shù)據(jù)分析為將來他們能否繼續(xù)該項目學習提供理論參考。

2 研究對象與研究方法

2.1 研究對象

棗莊學院體育學院體育教育專業(yè)不同體育項目學生的無氧能力。

2.2 研究方法

2.2.1 文獻資料法

在查閱有關《運動生理學》、《運動生物力學》、《運動生物化學》、《體育統(tǒng)計學》、《運動訓練學》等相關書籍的基礎上，查閱有關的碩士論文、期刊文獻資料等，為本論文的研究做好理論準備。文獻資料主要來源于棗莊學院圖書館、中國數(shù)字期刊網(wǎng)、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、中國知網(wǎng)。

2.2.2 數(shù)理統(tǒng)計法

2.2.3 邏輯分析法

對測試結果進行邏輯分析對比觀察，分析體育教育專業(yè)不同項目學生無氧運動能力的情況。

2.2.4 試驗法

2.2.4.1 試驗時間及地點

2017年5月22日至2017年6月10日，在棗莊學院體育學院運動生理實驗室分多次完成了本研究的實驗數(shù)據(jù)采集。

2.2.4.2 試驗設備

日本 power-max Ⅷ無氧功率車。

2.2.4.3 試驗對象

試驗對象為棗莊學院2015級和2016級體育教育專業(yè)不同體育項目學生共56名，其中2015級體育教育專業(yè)學生29名,2016級體育教育專業(yè)學生27名，研究對象在進行試驗時身體狀態(tài)良好，試驗前將試驗目的、操作流程以及注意事項均對受試者進行了講解，并集中做了試驗演示。

2.2.4.4 Win-gate 無氧功率試驗方法

本次試驗采用了兩種方法即30秒無氧功率測試和10秒無氧能力測試，對不同項目學生分次測試，以保證兩次試驗能讓受試者得到充分休息即確保測得的數(shù)據(jù)更具有說服力。該試驗要求在試驗之前兩天內(nèi)受試者不應該參加劇烈的體育運動或者有大負荷運動，此外受試者在測試前要換好運動裝以及運動鞋,根據(jù)受試者的身高調(diào)整好功率自行車的腳踏松緊度，給受試者明確說明測試的過程以及測試過程的要求(讓受試者以最快的速度蹬車直到功率自行車的計時停止結束)。受試者在做試驗前務必做好準備活動3-5 min，其中要做二三次的加速沖刺蹬踏，使受試者必須達到全身各肌肉器官系統(tǒng)充分的被動員起來，在正式蹬踏試驗前詢問受試者的身體基本信息并且調(diào)整好數(shù)據(jù)，提示受試者做好蹬車準備，測試人員發(fā)出開始口令，受試者開始全力蹬車完成規(guī)定負荷30s踏車運動。測試時測試人員應不斷給予受試者以精神鼓勵及時間提示，測試人員可在旁邊鼓舞吶喊，帶動受試者情緒，以使受試者發(fā)揮出自己本身的最大能力，并且堅持運動到規(guī)定時間結束。以負荷過程中的功率輸出作為無氧能力的評價指標，用這種方法可以測出受試者的最大無氧功率、30s平均無氧功率和無氧功率的遞減率[1]。測試結束后及時記錄各測試人員生成的數(shù)據(jù)，換下一個受試者依次進行，試驗結束后將所有數(shù)據(jù)匯總，并運用SPSS 17.0軟件進行獨立樣本T檢驗，分析測試結果。10秒測試要求同30秒一樣，方法是蹬踏自行車三次，每次10秒，間歇兩分鐘。

3 研究結果與分析

3.1 受試者基本情況的分析

表1 受試者的基本情況

受試者基本情況見表1，本次研究采用抽樣調(diào)查的方法，抽取體育學院體育教育專業(yè)一年級和二年級學生作為被測對象，共測定棗莊學院體育學院體育教育專業(yè)學生56名，其中短跑跳躍組14人，長跑組12人，投擲組12人，籃球組18人，所有人身體狀況良好。從表3-1中可以看出，體育教育專業(yè)不同體育項目受試者的身體基本情況大致相同，各組間指標無顯著差異。

3.2 主要觀察指標

本文將從以下觀察指標對不同體育項目之間無氧運動能力進行分析，找出它們之間的異同，并分析原因。

峰值功率[peak power(W/kg)]，簡稱[PP] ，無氧峰值功率是肢體肌肉在短時間內(nèi)產(chǎn)生高機械功率的能力，其值越大，說明爆發(fā)力越強[2]。峰值功率反映磷酸肌酸系統(tǒng)的供能功率，它的大小取決于ATP的最大分解率和磷酸肌酸的最大合成率，無氧峰值一般出現(xiàn)在3-10 s之間，體現(xiàn)了最大無氧功率的水平[3]。因此，肌細胞內(nèi)高能磷酸化合物的儲量會直接影響最大無氧功率。

平均無氧功率[Average power(W/kg)]，簡稱[AP]，平均無氧功率是30s全力運動輸出功率的平均值，體現(xiàn)肢體肌肉維持高功率耐力，平均功率反映無氧供能代謝系統(tǒng)的供能功率，其高低取決于30s中ATP的最大分解率和磷酸肌酸與糖酵解的最大合成率。糖酵解是速度耐力的能量基礎，體現(xiàn)了無氧運動能力的整體水平，是無氧容量的指標，表明肌肉持續(xù)高功率輸出的能力[2]。在 10s以后的運動中，由于高能磷酸化合物的消耗，糖酵解供能就作為主要的能量供應方式。眾多實驗顯示,Win-gate 無氧功率測試中平均無氧功率與速度力量型項目之間存在密切關系，它能較為客觀地反應速度力量型項目的能量代謝規(guī)律和代謝水平。平均無氧功率大有兩種情況，一種可能是速度耐力強，另一種可能是無氧峰值功率非常高，但速度耐力一般[4]。因此，在對不同體育項目學生進行無氧運動能力的分析時采用平均無氧功率和無氧功率遞減率相結合評價無氧運動能力是最合適的。

無氧功率遞減率，也稱疲勞指數(shù)[Power drop(%)]，簡稱[PD]，無氧功率遞減率也稱疲勞指數(shù)，體現(xiàn)了Win-gate無氧功率試驗中最大無氧功率的下降幅度，反映機體的無氧抗疲勞能力，它的高低取決于無氧峰值功率和最小無氧功率，體現(xiàn)了機體的無氧耐力水平[2]。從理論上講無氧功率遞減率越低越好，但事實上人體的疲勞曲線下降都非常明顯，即使是優(yōu)秀運動員疲勞指數(shù)也在36.7%左右[6]。疲勞指數(shù)過高或過低都不好，疲勞指數(shù)過高表明受試者無氧抗疲勞能力差，或者是在測試前的一兩天參加過大負荷的運動，機體沒有得到完全恢復。疲勞指數(shù)過低可能是受試者在測試前沒有做好充分的準備活動，亦或者是在測試過程中受試者沒有竭盡全力測試，無氧峰值功率沒有達到自身極限水平。如果測試得到的疲勞指數(shù)過高表明學生抗疲勞的能力比較差，但也是在正常的范圍之內(nèi)。

3.3 不同體育項目30s win-gate無氧功率測試結果比較

3.3.1 不同體育項目學生最大功率等指標的比較

通過進行30swin-gate無氧功率試驗，對不同體育項目學生的最大功率、平均功率、相對最大功率、相對平均功率等相關指標進行測試與計算(表2至7)。

表2 短跑跳躍組和長跑組相關指標的比較

注：**p<0.01有極顯著性差異；*p<0.05有顯著性差異(以下同)。

從表2中可以看出，短跑跳躍組與長跑組的最大無氧功率和平均無氧功率有極顯著性差異(p值分別為p=0.002,p=0.007)前者大于后者。分析原因短跑跳躍組屬于體能主導類力量速度型運動項目，骨骼肌能量消耗不僅量大而且速度快，磷酸原供能系統(tǒng)是主要能量來源。長跑屬于體能主導類耐力型運動，供能系統(tǒng)主要是糖酵解以及有氧氧化，而糖酵解供能系統(tǒng)供能約為磷酸原供能系統(tǒng)的一半，在磷酸原供能方面后者不如前者，此類運動表現(xiàn)出的速度力量也都不如短跑，故短跑組跳躍組的無氧運動能力較強。

表3 短跑跳躍組和籃球組相關指標的比較

從表3中可以看出，短跑組與籃球組相比最大無氧功率和平均無氧功率無顯著性差異(p值分別為p=0.675,p=0.177)。分析原因可能是短跑是一種周期性的速度、力量與技術相結合的體能類運動項目，要求運動員盡自己最大的能力，用最短的時間完成訓練或比賽，能量來源主要是三磷酸腺苷、磷酸肌酸、糖酵解，無氧代謝能力是短跑項目速度、速度耐力的基礎和關鍵?；@球運動時間可長可短，需要參與者快速奔跑、突然與連續(xù)起跳、敏捷反應與力量抗衡，所以經(jīng)常參與籃球運動得學生其運動能力、供能方式也會和短距離跑相類似，所以兩者差異不顯著。

表4 短跑跳躍組和投擲組相關指標的比較

從表4中可以看出，短跑組與投擲組的最大無氧功率相比有顯著性差異(p=0.030)，而兩者平均無氧功率相比有極顯著性差異(p=0.003)前者大于后者。分析原因兩者雖然都是體能主導類力量速度型運動，在運動中能量來源主要是ATP分解供能，但是投擲在訓練期間主要用力的肌肉部位是上肢力量，而win-gate無氧功率試驗主要測試的是下肢力量的無氧功率，測得的數(shù)據(jù)可能與本身的運動類型及代謝方式有出入，所以就造成了投擲組最大無氧功率和平均無氧功率與短跑組有顯著性差異。

表5 長跑組和籃球組相關指標的比較

從表5中可以看出，籃球組與長跑組的平均無氧功率有顯著性差異(p=0.011)，分析原因可能是在籃球運動中會有急停，急速跑等動作以及每場球賽用時較長，所以它是有氧無氧相結合的運動，在平時的練習當中也會使得身體無氧做功能力要比長跑的好一些，出現(xiàn)了峰值功率較高，導致平均功率較高，所以測試結果顯示平均無氧功率會有差異，這需要增加樣本量進一步研究。

表6 長跑組和投擲組相關指標的比較

從表6中可以看出，長跑組和投擲組的最大無氧功率與平均無氧功率相比無顯著性差異(p值分別為p=0.746,p=0.811)分析原因雖然兩個項目的運動類型不同，投擲組是速度爆發(fā)力型運動項目，運動比較劇烈，供能系統(tǒng)主要是依靠磷酸原，長跑是耐力型運動項目，能量來源主要是有氧氧化，它可提供較長時間的能量，維持長時間的低強度運動，而投擲在訓練期間主要用力的肌肉部位是上肢力量，運動強度較大，但是win-gate無氧功率試驗主要測試的是下肢力量的無氧功率，測得的數(shù)據(jù)可能與本身的運動類型有出入，所以就造成了投擲組最大無氧功率和平均無氧功率與長跑組沒有顯著性差異，無法客觀地比較兩者的無氧運動能力。

表7 籃球組和投擲組相關指標的比較

從表7中可以看出，投擲組與籃球組相比平均無氧功率有顯著性差異(p=0.013)，分析原因可能是籃球項目的速度耐力較強導致平均功率與投擲相比較大，而最大無氧功率沒有顯著性差異(p=0.114)。綜上所述無氧運動能力短跑跳躍組最強，長跑組、籃球組與投擲組無氧運動能力無顯著性差異，籃球組好于長跑組。

綜上可以初步看出Win-gate 30s無氧測試實驗中,PP反映肌肉短時間輸出功率最高水平,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。體育教育專業(yè)部分學生組成的四個不同項目Win-gate無氧能力測試結果顯示短跑跳躍組學生PP相對值、PP絕對值和AP相對值、AP絕對值、PD(%)均高于長跑組、投擲組，其他項目之間各有差異。

3.3.2 不同體育項目30s分段最大功率的比較

通過進行30s無氧功率自行車實驗，對不同體育項目受試者0-30s各階段的最大功率測試與計算(表8)

表8 不同體育項目30s分段最大功率的分析表

從表8中可以看出，0-5s啟動階段不同項目受試者測試結果均未達到最大功率而都是在5-10s達到了最大功率,隨后逐漸降低，這可作為評價磷酸原供能能力的一個重要指標[5]。最大功率反映肌肉短時間輸出功率最高水平,一般在前兩個5s即可出現(xiàn)，上表中的測試結果繪制成折線圖可清晰的看出各時間段最大功率變化情況(圖1)。

圖1 不同體育項目無氧能力30s最大功率變化情況

從圖1中可以看出，不同體育項目均在5-10s才達到峰值，0-5秒為啟動階段，功率逐漸增加，在5-10s的時間段達到峰值以后運動功率逐漸下降，分析原因可能是受試者隨著運動能量的消耗，前10秒內(nèi)ATP分解速率達到峰值，磷酸原供能系統(tǒng)占優(yōu)勢，供能能力較強，會出現(xiàn)圖1中看到的峰值。而后磷酸原供能系統(tǒng)不能滿足長時間的高強度運動，無氧糖酵解供能占據(jù)主導地位，此時它的代謝產(chǎn)物乳酸不僅影響ATP的合成，還使得運動能力下降，產(chǎn)生了疲勞。

3.3.3 不同體育項目無氧功率遞減率的比較

圖2 不同項目無氧功率遞減率分布圖

從圖2中看出，投擲組的無氧功率遞減率相比其它三組有顯著性差異(p=0.044),短跑跳躍組與籃球組相比無氧功率遞減率無顯著性差異p>0.05(p=0.653，p=0.612)，張慶來認為投擲組的無氧功率遞減率相比短跑跳躍組和長跑組有顯著性差異[1]。綜合以上分析以及有關學者的研究我們認為最大無氧功率即無氧峰值功率是肢體肌肉在短時間內(nèi)產(chǎn)生高機械功率的能力，其值越大，說明爆發(fā)力越強[2]。峰值功率反映磷酸肌酸系統(tǒng)的供能功率，它的大小取決于ATP的最大分解率和磷酸肌酸的最大合成率，無氧峰值一般出現(xiàn)在3-10 s 之間，體現(xiàn)了最大無氧功率的水平。這一觀點在張慶來等研究的不同體育專項大學生的無氧工作能力一文中指出過[1]。同時這也說明短跑跳躍類的運動項目短時間糖酵解供能方面的優(yōu)勢更加顯著，分析原因短跑跳躍組主要是體能主導類力量速度型項目尤其是對比長跑類耐力型運動項目。這為今后的學生選擇運動項目以及教練員選拔優(yōu)秀運動員提供了參考，即學生和教練員在觀察測試后的指標當中應尤其關注最大無氧功率和平均無氧功率以及達到最大無氧功率的時間，以確保選擇的運動員有較強的高能磷酸供能系統(tǒng)，能更好的從事力量速度爆發(fā)力型運動。

匡衛(wèi)紅等認為影響win-gate無氧測試結果的因素包括負荷、環(huán)境、溫度、主觀用力等各種因素,其中負荷是最主要因素[7]，在本次試驗結果看來受試對象接受無氧測試后得到的部分數(shù)據(jù)和以往的研究有較大差異。本次研究中體育教育專業(yè)短跑跳躍組組學生PP達到了864.02±107.07w,而長跑組PP卻只達到了528.17± 31.46，沒有超過趙永才在研究中的最高輸出功率[8]。其它組別的測試數(shù)據(jù)可能也會由于各種因素存在出入，這需要擴大數(shù)據(jù)來源進一步證實，這可能與受試者的身體素質(zhì)有關，但總體數(shù)據(jù)分析沒有顯著差異。

3.4 不同體育項目10s無氧能力測試結果

表9 不同體育項目10s無氧能力測試結果

從表9中可以看出，不同體育項目的第一個10秒、第二個10秒以及第三個10秒的運動負荷(load)沒有顯著差異p值分別為(p=0.285，p=0.343,p=0.259)，前文已經(jīng)說明受試者身體基本情況沒有明顯差異基本上不會受到體重的影響。每個組的load是逐漸增加的，這可能與受試者運動時間的增加有關，隨著時間的增加運動負荷也隨之增加，受試者運動能力下降。

3.4.1 不同體育項目最大無氧功率平均值變化情況

圖3 不同項目最大無氧功率平均值的變化

從圖3中可以看出短跑跳躍組第三次蹬踏測得的最大無氧功率比第二次蹬踏明顯降低，而其他三組降低幅度較小，各組最大無氧功率出現(xiàn)在各個組的第二次蹬踏，并且第三次蹬踏每個組的最大功率又都有所下降，圖中試驗結果顯示在第一個10s不同項目均沒有達到最大功率，分析原因可能是由于試驗前受試者沒有做好充分的準備活動，或者受試者測試時沒有竭盡全力。此外在圖3中能夠看出最大功率在第三個10s又都是下降的分析，原因可能是負荷即運動量增加導致磷酸原供能系統(tǒng)下降，這也表明了在整個運動過程中機體能量供應方式的轉(zhuǎn)變這也符合人體供能特點所以會出現(xiàn)上述結果。盡管如此在圖3-3中也能看出短跑跳躍組、籃球組的無氧峰值依然是高于長跑組。

4 結論與建議

4.1 結論

通過對棗莊學院體育學院體育教育專業(yè)不同體育項目學生Win-gate無氧功率自行車試驗，得出體育教育專業(yè)從事不同體育項目的學生在無氧工作能力方面存在一定差異，短跑跳躍組的學生具備較強無氧能力的趨勢，疲勞指數(shù)較低，而投擲組的無氧工作能力較差，疲勞指數(shù)較高，長跑組的無氧能力較短跑組籃球組較低，因此無氧能力較強的學生更適合短跑跳躍類運動項目，而無氧能力較差的學生更適合長跑等耐力性較強的運動項目，具體結果如下：

4.1.1 短跑跳躍組與長跑組的最大無氧功率和平均無氧功率有極顯著性差異,短炮組的無氧代謝能力較強，ATP的分解速率較快，CP合成量較大，肌肉的供能總量較大。

4.1.2 短跑組與籃球組相比最大無氧功率和平均無氧功率無顯著性差異，兩者的代謝系統(tǒng)相類似，均以磷酸原為主要供能系統(tǒng)。

4.1.3 短跑組與投擲組的最大無氧功率相比有顯著性差異，兩者運動類型相似，但投擲組會受到測試方法的限制導致兩者存在差異。

4.1.4 籃球組與長跑組的平均無氧功率有顯著性差異。

4.1.5 長跑組和投擲組的最大無氧功率與平均無氧功率相比無顯著性差異。

4.1.6 不同體育項目均在5-10s才達到峰值，0-5秒為啟動階段，功率逐漸增加，在5-10s的時間段達到峰值以后運動功率逐漸下降，這是由于受試者隨著運動能量的消耗，前10秒內(nèi)ATP分解速率達到峰值，磷酸原供能系統(tǒng)占優(yōu)勢，供能能力較強。

4.2 建議

4.2.1 短跑、跳躍、投擲類屬于體能主導類快速力量型、速度型項群，本項群運動員的形態(tài)受專項技術需要等多方面因素的制約，表現(xiàn)出明顯的多樣性特點，由于運動員快速力量在競技能力中占決定性地位，因而在機能上表現(xiàn)出磷酸原供能系統(tǒng)較強，骨骼肌能量消耗量大且速度快，神經(jīng)過程靈活性高、強度大、興奮過程占優(yōu)勢、感官機能高度發(fā)展，協(xié)調(diào)性和柔韌性對于加大肌肉用力距離和完成技術都很重要，無氧運動能力較強，因此長時間進行這類運動項群可有效地訓練上述眾多方面的指標。而籃球?qū)儆诙虝r間長時間相結合的運動，長跑屬于長時間運動的項目，它們對運動員的血液循環(huán)和呼吸系統(tǒng)有較好的訓練效果，無氧運動能力相對較低，但維持供能時間較長。綜合兩類運動特點這就要求教練員或運動員應特別注意在進行某個項目訓練時要交叉進行其它不同項群的訓練，以更好的鍛煉身體各方面機能，使其全面發(fā)展，尤其是剛剛從事體育運動的人群。

4.2.2 Win-gate 無氧功率測試法能夠反映出人體無氧做功能力的強弱，但測試時應當進行適當改進使其能更科學的為運動訓練服務。

4.2.3 Win-gate無氧功率實驗是評價運動員或體育專業(yè)學生無氧運動能力的常用方法，具有良好的準確性和有效性，是目前采用的最好的無氧功率間接測試方法。但在測試過程中缺乏準確判斷受試者是否全力以赴進行蹬踏的客觀標準，人體的主觀意識和意志力對無氧運動能力各方面指標的有效性、時效性影響比較大，因此在測試過程中操作者需要不停地鼓勵受試者，使其竭盡全力完成實驗。

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