游泳长距离项目专项训练的生理生化监控方法研究

一直以来我国运动训练监控工作都存在一个缺陷,即单纯用一些生理生化指标评价运动员的机能状态,或分析其训练负荷,而没有从训练学的角度出发,将训练学监控指标与生理生化监控指标有机结合。由于缺乏对耐力性运动项目的“专项能力”进行分析与探讨,无法确定运动员的竞技状态和运动水平,在高水平训练阶段不能使“专项训练”水平得到进一步提高,从而造成我国运动员不能脱颖而出,冲击世界一流竞技水平[119]。游泳长距离项目运动员需要同时具备优秀的低强度专项有氧能力和高强度专项有氧能力,低强度专项有氧能力可以使运动员较快地消除疲劳,恢复体能,适应较高的训练负荷;高强度专项有氧能力则是游泳长距离项目专项成绩的决定性因素之一。对游泳长距离项目运动员的专项有氧能力进行评估,其主要目的是引导训练过程沿着正确的方向前进,及时掌握运动员在承受训练负荷刺激后的整体竞技水平和专项能力结构的动态变化,改变以往仅利用专项成绩来监控运动员的专项能力的单一性和局限性,尽可能地对游泳长距离运动员的专项能力进行多层次多维度评估和分析,比较准确地预测其发展潜力,从而更有效地科学控制运动训练和预测运动员的比赛能力。另外对运动员的专项有氧能力进行多指标逐项监控,可以掌握专项训练的情况,及时发现专项训练中存在的问题,将所获的大量信息及时向教练员反馈,从而有针对性地采取相应的对策调整和改进训练计划。因此,如何进行游泳长距离项目运动员专项有氧能力的动态评估,不断挖掘运动员的极限潜力,追求其专项能力整体功能的最大化越来越引人瞩目。游泳长距离项目运动员的专项有氧能力监控的系统框架必须包括生物学监控与训练学专项能力诊断两部分,缺一不可。

3.3.1.1　游泳长距离运动员不同训练阶段T-30参数变化及特征

黄薇薇等[32]认为T-30强度就是无氧阈强度,可以采用T-30测试的百米游速进行400m或800m距离的间歇训练,以达到无氧阈训练的效果。Emilson等[120]对T-30平均游速与其他有氧耐力指标的相关性也进行了研究。受试者为20名女性游泳运动员,分别进行2×400m、4×400m及30min全力匀速游测试,以获得无氧阈游速(V4)、临界游速(CV)及T-30平均游速(MVT-30),各种指标之间进行相关分析。实验结果显示游速分别为MVT-301.12±0.06m/s;V4-2(两点测试法)1.14±0.12m/s;V4-4(四点测试法)1.12±0.06m/s及CV1.14±0.07m/s,相关性分析结果为V4-4与V4-2(r=0.324);CV与V4-2(r=0.058);MVT-30与V4-2(r=0.595);CV与V4-4(r=0.807);MVT-30与V4-4(r=0.796);MVT-30与CV(r=0.770)。研究结论认为相对于V4-2,MVT-30更加适用于有氧耐力的训练与评价,V4-4、CV与MVT-30之间具有显著相关性。

本研究结果(表3-3)表明,男子运动员T-30运动后即刻BLa为3.50mmol/L,即刻HR为153b/min;女子运动员T-30运动后即刻BLa为3.61mmol/L,即刻HR为153b/min,这与黄薇薇等[32]及Emilson等[120]的研究结论一致,可以确定T-30强度就是无氧阈强度。

本研究结果(表3-1、图3-1和图3-2)表明,男子运动员2009年7—9月T-30总游进距离变化范围为2678～2905m,8月23日较7月14日有显著性提高(P＜0.05),9月24日较7月14日有非常显著性提高(P＜0.01);平均速度变化范围为1.49～1.61m/s,8月23日较7月14日有显著性提高(P＜0.05),9月24日较7月14日有非常显著性提高(P＜0.01);不同训练阶段T-30运动后即刻HR变化范围为150～157b/min,无显著性差异;运动后即刻BLa变化范围为2.89～3.96mmol/L,9月24日较7月14日有显著性升高(P＜0.05),说明男子运动员随着匀速游能力的提高,运动强度有所增加,运动后即刻BLa有小幅升高,但未超过4mmol/L,机体以有氧供能为主,运动后即刻HR无明显变化,综合评估认为运动员中高有氧能力有所提高。

本研究结果(表3-2、图3-3和图3-4)表明,女子运动员2009年7—9月T-30总游进距离变化范围为2494～2831m,8月23日和9月24日较7月14日均有非常显著性提高(P＜0.01);平均速度变化范围为1.39～1.57m/s,8月23日和9月24日较7月14日均有非常显著性提高(P＜0.01);不同训练阶段T-30运动后即刻HR变化范围为147～160b/min,无显著性差异;运动后即刻BLa变化范围为2.80～4.58mmol/L,8月23日较7月14日有显著性升高(P＜0.05),9月24日较7月14日有非常显著性升高(P＜0.01),分析认为女子运动员随着匀速游能力的提高,平均游速有较大幅度提高,但运动后即刻BLa也同时大幅度升高,超过4mmol/L,机体开始动员部分糖酵解供能,运动后即刻HR无明显变化,游速提高是由于中高有氧能力提高,还是由于部分分段进行了冲刺游?原因尚不能确定。

综上所述,本研究结果表明,T-30强度就是无氧阈强度。T-30具备简便、无创和易操作的特点,能较灵敏地反映游泳长距离运动员专项有氧能力的变化情况,为教练员提供训练学监控的第一手资料,及时根据专项有氧训练的效果调整训练计划和训练方法,T-30可以作为该项目专项有氧能力的监控指标之一进行推广应用,科学指导游泳专项训练。

3.3.1.2　游泳长距离运动员不同训练阶段临界游速参数变化及特征

在极限强度运动中,有氧能量代谢系统的贡献率远超过我们先前的认识。评估游泳运动员的有氧能力是监控训练效果和评估训练强度的基础。在游进过程中,游泳距离(d)和运动成绩(t)二参数之间存在很好的线性关系(r＜0.99),这是计算CV的理论基础,可以通过测量几组不同游进距离(全力运动)的成绩来估算CV。该模型可以提供研究游泳能量分配的方法,教练员可以运用距离(d)—时间(t)模型简便地预测运动员的成绩,设定耐力训练强度,评估专项训练效果,该模型应用于游泳专项训练具备较大的潜能,具备无创和简便两大特点[121]。

许多学者对CV在游泳专项训练中的应用展开了广泛的研究。CV可应用于评估训练效果及预测运动成绩,且CV与无氧阈、通气阈及最大摄氧量等存在显著相关关系,以CV速度运动时,心率与摄氧量不会达到最大值,毛细血管乳酸值约为8～10mmol/L,对于游泳项目而言,CV是一个较好的有氧耐力监控与评估指标[122],许多研究也证明了此观点[37,123]。CV可用于持续游、长间歇游及短间歇游的强度设定,以CV速度进行持续游或长间歇游时,机体产生的H+会被细胞快速缓冲及氧化,例如以CV速度完成(6～10)×400m,每组间歇30～40s,血乳酸浓度会维持在3～4mmol/L[124]。该稳态的出现可能与肌细胞缓冲乳酸能力与氧化能力得到改善有关[125]。本研究结果(表3-4)表明,男子运动员CV非常显著性高于女子运动员(P＜0.01);运动后即刻BLa明显低于女子运动员(P＜0.01),原因可能是男子运动员机体的肌细胞缓冲乳酸能力和氧化能力明显优于女子运动员。

CV的影响因素很多,包括运动员的训练水平、机能状况和泳姿等,不同专项运动能力和不同项目的运动员CV速度运动后的BLa浓度也有区别,乳酸是肌糖原进行无氧酵解的最终代谢产物,能准确地反映机体运动时糖酵解系统参与供能的比例。本研究发现,男女运动员CV强度运动后即刻BLa明显高于T-30强度运动后即刻BLa(表3-3、表3-4),说明两者的运动强度不尽相同,前者已不是单纯的有氧代谢供能方式,糖酵解功能系统明显加强。在运用CV设定有氧耐力的训练强度和评估训练效果的时候,必须同时结合运动后的BLa进行分析,如果两名运动员的CV速度相同,BLa明显升高的运动员则说明已经超过CV训练强度,需要降低CV速度进行专项训练。CV随着训练负荷的变化而变化,因此,需要定期对运动员的CV值结合运动后的BLa进行有氧能力的评估,及时调整有氧训练强度。本研究结果(表3-4)显示,CV速度运动后男女运动员即刻HR无显著性差异(P＞0.05),对于此现象,我们试图从游速和心率的关系切入进行分析,在次最大运动强度范围内,HR与游速存在非常密切的线性关系,即HR会随着游速的提高相应加快,但在达到最大HR之后,随着游速的继续提高HR不再增加,运动员达到最大HR的速度就是CV速度。因此,CV速度运动后男女运动员即刻HR无显著性差异再次证明CV强度接近于最大摄氧量强度。(www.xing528.com)

从数学模型理论上来讲运动员可以CV速度维持运动无限长时间,而不会出现生理和心理上的疲劳状态,但实际考虑到生理机能的限制因素,运动员一般可保持CV强度运动40～60min,当超过CV强度运动时,会导致BLa和VO2快速升高而出现力竭。9名优秀男性自由泳运动员在小池里进行100m、200m、400m和800m自由泳单项测试,通过d—t二参数模型计算CV,之后分别在不同的时间以CV速度、90%～95%CV速度和105%CV速度游至力竭,同时测量指血BLa和最大摄氧量,记录运动员主观疲劳等级(RPE)。研究结果发现,CV可被维持24.3±7.7min,运动后即刻RPE、BLa和VO2等生理指标显示运动员已达到力竭状态(P＜0.05);90%～95%CV速度运动时力竭时间是CV速度运动力竭时间的2倍,RPE、BLa和VO2等生理指标维持稳态;105%CV速度运动时,力竭时间明显缩短至8.6±3.1min,BLa为10.2mmol/L,VO2约为最大摄氧量的96%,研究结论认为,CV速度持续运动时间不可能达到理论支持的无限长时间[126]。本研究结果(表3-4)表明,所有受试者皆无法以CV速度维持较长时间运动,男女运动员2009年夏训前力竭时间分别为18.83min和16.62min,夏训后分别为21.09min和18.54min,均有非常显著性差异(P＜0.01),与国外研究报道的力竭时间比较有较大差异,说明浙江省游泳长距离运动员的高强度有氧运动能力较差,心血管系统及运动系统缓冲、清除乳酸的能力有待提高。

如何选择推算CV值的测试距离仍然存在争议。Pardono等[127]报道根据自行车运动员短距离测试的成绩推算的CV值明显高估,相反,根据长距离测试成绩推算的CV值则与最大乳酸稳态速度相近。Greco等[128]发现了相同的规律。也有学者得出了不同的研究结论,Juliana等[129]研究了10名男性青少年游泳运动员的CV变化特点,结果发现通过短距离游距推算的CV(50,100,200,400)与无氧阈游速、最大乳酸稳态速度相比较没有显著性差异,Juliana等认为CV可用于评价青少年游泳运动员的有氧能力变化。

表3-14　临界速度(CV)计算实例说明

注:MT=364.28s,MD=600m;CV=∑(T-MT)(D-MD)/∑(T-MT)2=792760/483940.6=1.64m/s。

如表3-14所示,本研究推算CV测试单项的泳姿统一采用自由泳,游进距离包括100m、200m、400m、800m和1500m,受试者每天进行一个单项的测试游(要求全力游),分别记录五个单项的最好成绩,代入公式CV=∑(T-MT)(D-MD)/∑(T-MT)2计算,得出CV值;受试者以CV速度游至力竭,记录力竭时间、运动后即刻BLa和HR。本研究结果(表3-4)表明根据长距离测试成绩(100～1500m)推算的CV值运动负荷强度与最大摄氧量强度相近,这与Pardono等[127]和Greco等[128]的研究结论一致,原因可能是后者测试项目的能量代谢特点更加接近于游泳长距离项目实际能量代谢规律,因此,建议针对游泳长距离项目推算CV时,应测试100m、200m、400m、800m和1500m五个单项的专项成绩,可最大限度地减小CV被高估的风险。Dekerle等[39]2002年对CV与T-30速度进行了对比研究,结果发现受试者T-30速度与CV(200,400)没有显著性差异,但后者被高估约3.2%,提示推算CV的测试游距还是以长距离为佳,可最大限度地减少结果误差。随后,Dekerle等[130]于2005年澄清自己的观点,认为CV速度高于最大乳酸稳态(MLSS)速度和T-30速度。本研究结果(表3-4、图3-9、图3-10)表明,男子运动员夏训前后的CV值分别为1.56m/s和1.64m/s,明显高于T-30速度1.51m/s;女子运动员夏训前后的CV值分别为1.45m/s和1.59m/s,也明显高于T-30速度1.44m/s。CV强度运动后即刻BLa和即刻HR明显高于T-30运动后的数值,这与Dekerle等[130]2005年的结论一致。CV的运动强度介于最大摄氧量强度与无氧阈强度之间,而T-30相当于无氧阈强度,两者的能量代谢特点有较大区别,CV强度运动时机体已经动员部分糖酵解供能系统参与供能,运动后的BLa多维持在6～8mmol/L范围,而T-30主要由氧代谢系统参与供能,运动后的BLa多维持在4mmol/L左右,因此,Dekerle等[39]2002年的研究结果发现受试者T-30速度与CV(200,400)没有显著性差异,从能量代谢角度无法解释,其中的影响因素不得而知。

在游泳专项运动训练过程中,教练员习惯于根据运动员的400m专项成绩设定高强度有氧能力的训练强度,此方法存在较大的弊端。因为两位400m游泳专项成绩相同的运动员可能具有不同的专项有氧能力水平,机体对运动负荷的承受能力也不尽相同,当选择高强度刺激机体以期产生更高竞技状态时,尤其要注意运动负荷与身体机能之间的匹配性。因此,根据CV确定有氧耐力运动训练的强度会更具针对性与个性化特点。优秀游泳运动员的CV大致相当于90%～92%本人400m最好成绩(约255～285s),且与乳酸堆积起点(OBLA)、400m平均游速[131-133]及最大乳酸稳态[130]显著性相关。本研究结果(表3-4、表3-11)表明,男女运动员400m自由泳的运动成绩范围为245.3～273.5s,与国外报道结果基本一致,仅个别优秀男子运动员的CV值能达到400m自由泳个人最好成绩的90%左右,其他运动员仅能达到80%～85%,说明根据400m自由泳运动成绩设定高强度有氧能力的训练强度不太合理,会直接造成训练负荷强度与运动员身体机能之间不匹配,从而导致无法达到预期的训练效果。

大量研究证实耐力训练可影响d—t二参数模型的CV值[134,135]。MacLaren等[137]报道,经过8周有氧训练及3周无氧训练后,CV(50,100,200,400)得到显著改善,这与耐力训练导致距离—时间数学模型CV值的相关变化一致。分析历届奥运会游泳长距离运动员的CV值可以发现与短距离项目比较有明显提高,距离—时间数学模型CV值可用于评估大周期的训练效果。CV可以作为评定游泳运动员有氧代谢能力的指标,建议中长距离运动员应以临界速度的强度进行持续性耐力训练。本研究结果(表3-4、图3-9、图3-10)表明,男女运动员夏训后,CV、CV速度运动力竭时间均非常显著性高于夏训前(P＜0.01);男子运动员夏训后运动后即刻BLa非常显著性低于夏训前(P＜0.01),女子运动员夏训后运动后即刻BLa显著性低于夏训前(P＜0.05);男女运动员夏训前后运动后即刻HR无显著性差异。值得关注的是,男子运动员夏训前后CV的提高幅度不及女子运动员,原因可能是男子运动员的机体已经适应了目前的训练负荷量和强度,专项有氧能力已经被最大限度地挖掘,大幅度提高专项有氧能力的难度较高。游泳长距离运动员比赛后的BLa通常会达到9～10mmol/L,以比赛强度进行专项有氧能力的训练非常必要,以CV强度进行专项有氧能力训练时应注意,在保持训练速度的同时还应保持动作的协调性、能量消耗的经济性及优化划水效果,尤其是在机体出现疲劳的时候。

间歇运动时CV是否也代表极限强度的下限呢?Dekerle等[137]对此展开了研究,对9名优秀游泳运动员进行三种运动方案:①100m—200m—400m—800m全力游,推算CV和最大摄氧量;②分别以CV速度、95%CV速度及105%CV速度全力游,直至力竭;③以CV速度进行10×400m,每组间歇40s游。结果发现,以95%CV速度运动时,受试者的血乳酸为3.8mmol/L,摄氧量达到87%VO2max;以105%CV速度运动时,受试者的血乳酸升高到10.2mmol/L,力竭时摄氧量达到100%VO2max;以100%CV速度进行10×400m自由泳,每组间歇40s游时,虽然受试者主观体力感觉指数升高,但是血乳酸仍然保持稳态,力竭时间为53.9min。研究结论认为,间歇运动时CV同样代表极限运动强度的下限,机体主观疲劳指数升高,但乳酸仍可以保持稳态。游泳运动员以乳酸阈速度或最大乳酸稳态速度运动时,划幅(StrokeLength,SL)会出现下降[138,139],同样,以CV速度进行400m间歇游时,运动员血乳酸保持稳态,逐步出现划频(StrokeRate,SR)升高,SL下降[125]。这提示游泳教练及运动员以CV强度进行训练时,为了保持良好的动作技术结构,无论是在疲劳时还是加快划频时,应尽可能保持稳定的SL/SR比值,以比赛速度及比赛技术动作参数进行日常游泳专项训练十分必要。在今后可以就游泳长距离运动员间歇游时CV各参数和以CV速度游进时SL/SR比值的变化特点展开相关研究。

综上所述,本研究结果表明,CV是一项实用、易操作和无创评估游泳长距离运动员专项有氧能力的指标,同时可用于设定专项有氧训练强度和游进速度,评估专项有氧能力的间歇训练效果。与测试运动员的最大摄氧量强度比较,CV易得到运动员及教练员的配合,不需要高端的实验室设备,在日常训练中即可得到该指标的各项参数,可以最大限度地满足游泳长距离项目的专项训练要求。