张冠男，柴建中，陈素峰，徐起麟
摘 要：越野滑雪作为一项混合代谢供能的竞速项目，对运动员有氧能力、无氧能力进行研究和评价，有助于为教练员把握运动员能力发展、掌握训练效果、制定训练方案提供参考。以4名河北省越野滑雪男子运动员为研究对象，测试冬训前后有氧能力、无氧能力的指标变化；
同步设计出极限强度间歇运动试验，通过刺激运动员产生高血乳酸值来评价运动员的耐酸能力。发现经过科学的冬训，运动员的最大摄氧量和无氧阈摄氧量占比得到明显提升，最大无氧功和平均无氧功也均有提升，耐乳酸能力得到一定改善。提出提高越野滑雪运动员的最大摄氧量利用率和无氧耐力是提高运动成绩的关键，同时以数据作为支撑，实现训练效果的可视化，有助于越野滑雪项目的科学化发展。
关键词：冬季训练；
越野滑雪；
有氧供能；
无氧供能
中图分类号：G863.13 文献标识码：A 文章编号：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
越野滑雪作為一项古老的体育运动，是当前雪上运动的基础大项，在冬季项目比赛中具有重要地位[1]。越野滑雪是周期性运动项目，以滑雪板和滑雪杖为工具，运用登山、滑降、转弯、滑行等基本技术，在丘陵起伏的山地沿着规定的路线进行竞速[2]。比赛项目包括男女运动员的短、中、长、超长距离以及接力等12个小项[3]，主要供能特点是以有氧能力为主导、无氧耐力为支撑的混合代谢供能[4]。河北省越野滑雪队成立较晚，于2017年5月正式建队，运动员均由中长跑及水上项目等跨项选拔而来[5]。本研究通过对4名河北省男子越野滑雪运动员冬训前后的有氧能力、无氧能力进行综合评价，以期为教练员准确把握运动员的能力发展，掌握运动员的训练效果，制定个体化的训练方案提供数据参考。
1 研究对象与方法
1.1 研究对象
选取河北省男子越野滑雪运动员4名作为研究对象，年龄18.2±1.9岁，身高177.0±10.3 cm，体重73.5±8.7 kg，训练年限4年，原训练项目均为中长跑。部分运动员曾取得第二届全国青年运动会越野滑雪男子甲组短距离自由技术比赛第1名、团体短距离甲组第3名、团体短距离乙组第3名。
1.2 研究方法
1.2.1 实验测试法
测试冬训前后（共3个月）4名运动员的有氧能力、无氧能力指标变化。使用身高体重仪、德国Context便携式运动心肺功能测试仪和配套心率带、德国Hpcosmos跑步机、日本COMBI功率自行车、德国EKF便携式血乳酸测试仪、秒表、采血针、医用酒精、棉签若干。
最大摄氧量测试：受试运动员测试前1 h未大量进食，测试前充分热身。测试方式为跑步机递增速度运动，起始坡度为2，起始速度为8 km/h，每2 min速度递增1 km/h，直至达到15 km/h，速度为15 km/h后不再增加，每隔1 min增加2坡度，直至運动员力竭。测试结束后，记录跑步机最终速度和最终速度阶段跑步时间，并测定即刻血乳酸值、运动后3 min血乳酸值，取最大值作为运动后最大血乳酸。
无氧能力测试：对受试运动员进行间歇性运动无氧能力测试。受试运动员全力蹬功率自行车运动4组，每组持续20 s，间歇40 s，负荷为受试运动员体重的8.3%；
记录每组结束后即刻心率和运动完3 min后心率。采用德国EKF便携式血乳酸仪，测试运动前、运动后0 min、2 min、3 min、5 min、7 min、9 min的血乳酸，采血部位为运动员指尖末端。
1.2.2 数据分析法
数据经 Excel作图处理，结果用均数±标准差表示，采用单样本T检验进行比较分析，显著性水平为P＜0.05。
2 结果与分析
2.1 冬训前后有氧能力变化
有氧能力是越野滑雪运动员获得优异成绩的关键因素之一[6]，对受试运动员进行有氧能力相关测试，可以客观评价其运动潜能和当前阶段的有氧运动水平。对冬训前后的最大摄氧量（VO2max）、相对最大摄氧量（VO2max/kg）、最大心率（HRmax）、通气无氧阈（VO2AT）、相对通气无氧阈（VO2AT/kg）、通气无氧阈心率（HR-AT）、最大呼吸商（RERmax）、最大血乳酸（BLAmax）等指标进行统计分析，观察冬训前、后运动员有氧代谢能力的变化（表1）。
VO2max/kg是反映人体最大有氧耐力的标志[7]。冬训前，4名运动员的VO2max/kg分别为64 ml/min/kg、62 ml/min/kg、54 ml/min/kg、65 ml/min/kg，4号运动员和1号运动员的VO2max较大；
经过3个月的冬训，4名运动员的VO2max/kg均有所提高，其中1号运动员的提高值最大。经计算，4名运动员冬训前的VO2max/kg均值为61.25±4.99 ml/min/kg，冬训后的VO2max/kg均值为63.5±5.25 ml/min/kg，该值显著提高（P＜0.05）。4名运动员冬训前的HRmax均值为190.2±3.6 bmp，冬训后的HRmax均值为192.7±2.6 bmp，HRmax也有一定提高，但不具备显著性差异。VO2max/kg和HRmax的提高，反映出冬训后运动员心肺功能、摄氧能力提升。
无氧阈是评定有氧能力的重要指标，无氧阈出现的越晚，说明运动员的有氧耐力越好[8]。冬训前，4名运动员的VO2AT/kg分别为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）分别为65.6%、65.5%、64.8%、69.2%，其中4号运动员的AT（%VO2max）最高，其他3名运动员该值相近；
冬训后4名运动员VO2AT/kg均有所提高，AT（% VO2max）分别变为69.1%、68.8%、64.3%、72.7%，仅3号运动员的AT（%VO2max）较冬训前略有下降。4名运动员冬训前的AT（%VO2max）均值为66.03±2.17%，冬训后该值为68.73±3.44%，呈现显著升高（P＜0.05）。此外，HR-AT可作为发展有氧能力的强度指标，为教练员和运动员在运动训练中提供参考。4名运动员的HR-AT范围在170～180 bmp，1号运动员和4号运动员冬训后的HR-AT略有提升。经计算，4名运动员冬训后跑步时长较冬训前比较分别有所增加，说明运动员的耐力水平有一定提升。
2.2 冬训前后无氧能力变化
越野滑雪比赛中，运动员既需要有氧代谢供能，又需要无氧糖酵解供能，特别是中短距离项目，要求运动员具备良好的有氧耐力和强大的耐乳酸能力[9]。对受试运动员进行耐乳酸能力测试，对每组测试的最大无氧功率（PP）、相对最大无氧功率（PP/kg）、平均无氧功率（AP）、相对平均无氧功率（AP/kg）、每组结束后即刻HR（10 s HR）和3 min后HR进行统计分析，测试结果见表2。
2.2.1 受试运动员PP/kg、AP/kg测试结果
运动员全力进行4组运动，每组PP多数出现在运动开始后的3～6 s，反映了磷酸原系统的供能功率，体现了PP的水平，该值越大，说明运动员的爆发力越强。经比较，4号运动员的最大无氧做功能力最强，3号运动员的最大无氧做功能力最弱，1号、2号运动员最大无氧做功能力相近。冬训前，受试运动员4组PP/kg的平均值为9.95±0.79 W/kg、9.25±0.71 W/kg、8.25±0.79 W/kg、7.98±1.04 W/kg；
经过3个月冬训，4组PP/kg的平均值变为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名运动员的PP/kg值均有所提高。
AP体现了无氧酵解能供能水平，反映肌肉的无氧耐力，该值越大，说明运动员糖酵解代谢能力越强，无氧速度耐力越好[10]。经测试比较，4号运动员的平均无氧做功能力最好，2号、3号运动员平均无氧做功能力较弱。冬训前，受试运动员4组AP/kg的平均值为8.43±0.36 W/kg、7.35±0.21 W/kg、6.65±0.21 W/kg、6.25±0.31 W/kg；
经过3个月冬训，4组AP/kg的平均值变为8.73±0.36 W/kg、7.53±0.22 W/kg、6.80±0.29 W/kg、6.40±0.29W/kg，4名运动员的AP/kg值均有所提高。
2.2.2 受试运动员4组运动的功率下降情况
无氧功率的下降情况，可以反映运动员在无氧做功时抗疲劳的能力。4组运动PP的变化能够反映间歇性爆发力的下降程度，AP的变化能够反映间歇性速度耐力的下降程度。为此，对冬训前、后受试运动员4组运动的平均PP/kg、平均AP/kg进行统计，见图1。
4组运动中组与组之间折线的斜率越大，表明功率下降越快。由图1可以看出，冬训前、后运动员平均PP/kg下降最快的组为第3组，说明运动员在第3组运动时磷酸原系统的供能功率明显下降，运动员爆发力明显降低；
对两条折线（长横虚线、实线）分别做线性回归，回归方程式的斜率分别为-0.69、-0.68，下降速率近乎一样，说明冬训前后运动员的血乳酸消除能力没有明显变化。冬训前、后运动员平均AP/kg斜率最大的组为第2组，说明运动员在第2组运动时平均AP/kg下降最快，糖酵解供能能力明显降低，速度耐力明显下降；
对两条折线（短横虚线、点线）分别做线性回归，回归方程式的斜率分别为-0.77、-0.72，说明冬训后的AP/kg整体下降速率有所降低，运动员的无氧耐力有一定提高。
2.2.3 受试运动员血乳酸测试结果
通过4组极限强度间歇运动，能够最大限度调动运动员的糖酵解供能能力，可得到运动员最大血乳酸值（冲酸能力），测定运动后一段时间内血乳酸的变化情况，可得出血乳酸消除速率。4名运动员冬训前、后极限强度间歇性运动后血乳酸测试结果，见表3；
血乳酸变化趋势，见图2。
经过极限强度间歇运动，冬训前4名运动员的最大血乳酸值分别达到17.2 mmol/L、19.6 mmol/L、15.8 mmol/L、20.2 mmol/L ，4号运动员和2号运动员的冲酸能力最好，能达到20 mmol/L左右，糖酵解能力较强；
冬训后，4名运动员最大血乳酸值分别为18.3 mmol/L、18.7mmol/L、16.7 mmol/L、20.8 mmol/L，1号、3号、4号运动员的最大血乳酸值有所提高，2号运动员该值略有下降。
乳酸清除率可准确反映无氧耐力运动员运动后身体恢复的程度，同时也反映出有氧代谢能力。通过图2可以看出4名运动员经过间歇运动后的血乳酸消除情况，血乳酸峰值分别出现在运动后的0 min、2 min、2 min、3 min，9 min后4名运动员的血乳酸值依然保持在10 mmol/L上下，没有得到很好的消除。考虑这与运动模式有关，间歇性极限强度运动导致血乳酸持续堆积，需要一定时间从细胞中弥散出来，所以血乳酸的产生和消除时间均较长。血乳酸出峰时间是判断依据，以運动后0 min、2 min、3 min、5 min、7 min、9 min7个时间节点的血乳酸值对血乳酸折线图做线性回归，1号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-1.63、-1.65，冬训前后乳酸清除率基本一致；
2号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-0.99、-1.72，冬训后乳酸清除率明显高于冬训前；
3号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-1.43、-1.31，冬训前乳酸清除率略高于冬训后，前后差别不大；
4号运动员冬训前、后血乳酸变化斜率分别为-1.31、-1.62，冬训后乳酸清除率高于冬训前。
这些数据定量反映出运动员冬训前后的糖酵解供能能力变化。4号运动员最大血乳酸值和乳酸清除率有一定提高，且血乳酸出峰时间提前，说明耐乳酸能力有所提升；
尽管2号运动员最大血乳酸值略有下降，但乳酸清除率明显加快；
1号、3号运动员变化不明显。
3 讨论
本研究选取冬训前、后作为运动员阶段性身体能力测试的时间节点，冬训期是运动员训练上量、上强度、提高身体能力的重要阶段[11]，以发展有氧耐力、专项速度、速度耐力和专项力量为主，日常训练通常包括技术训练、力量训练、变速滑、节奏滑、45 km越野、2 h无氧阈心率慢跑等。经过3个月冬训，运动员的有氧能力、无氧能力得到了一定提高，其中4号运动员的提高程度最大，1号、2号运动员有明显提高，3号运动员由于经历一次感冒发烧、一次外出考试，冬训期间未能得到系统训练，身体能力提升不明显。
3.1 提高VO2max/kg利用率是增强有氧能力的关键
有氧能力是越野滑雪运动员在比赛中获得好成绩的关键所在，发展运动员的有氧运动能力是训练的重点。4名受试运动员的VO2max/kg均值为63.5±5.25 ml/min/kg，与我国优秀越野滑雪运动员（69.4±6.5 ml/min/kg）相比有一定差距[12]，但AT（%VO2max）的均值为68.73±3.44%，与国内优秀越野滑雪运动员68.17±5.20%的AT（%VO2max）相比几乎一样[13]。VO2max/kg受遗传因素影响较大[14]，后天训练可提升空间较小，但这并非完全否定了VO2max/kg的可训练性，遗传决定了发展上限，而无氧阈可通过良好的耐力训练得到有效提升。有文献指出，我国优秀越野滑雪运动员的VO2max/kg与国外优秀越野滑雪运动员相比差别不大，但VO2max/kg利用率AT（%VO2max）较低[14]，致使在长时间的耐力运动中，肌肉乳酸堆积出现较早，限制了运动员成绩的提高。优秀耐力运动员的VO2max/kg利用率可达80%～90%，而4名受试运动员的VO2max/kg利用率仅为64%～73%，还有很大的提升空间。
3.2 提高无氧耐力对中短距离越野滑雪运动员意义深远
周期性耐力项目运动员的竞技能力很大程度上取决于有氧耐力和无氧耐力，特别是对中短距离越野滑雪项目而言，无氧耐力和有氧耐力应协调发展。血乳酸浓度能够反映出肌肉中无氧糖酵解供能与代谢以及乳酸的耐受情况。越野滑雪比赛的地形波浪起伏、复杂多变，赛道总体由1/3上坡、1/3平地和1/3下坡组成。有研究指出，由于地形的持续变化，运动员的比赛强度也在高强度（上坡）和次高强度（下坡或平地）之间不断波动，类似于间歇训练[15]。在查阅中外文献的过程中，发现若干篇通过30 s WinGate功率自行车试验研究越野滑雪运动员无氧代谢能力的文献，未发现通过间歇性高强度运动测试该项目无氧代谢能力的研究。参照教练员意见和越野滑雪运动员能量代谢特点，本研究设计了极限强度间歇运动试验，通过刺激运动员产生高血乳酸值来评价运动员的耐酸能力。预试验采取了以受试者体重的8.3%为负荷进行5次20 s的全力运动（每次间歇20 s、30 s、40 s、50 s），以受试者体重的8.3%为负荷进行5次15 s的全力运动（每次间歇15 s、25 s、35 s、45 s）等多种测试方案，根据对HR的控制（每组运动结束后即刻HR控制在160 b/min以上）和运动员的主观反应，最终确定无氧能力测试方案。经计算，第1组测试与第4组测试的PP/kg均值相差约2.0 W/kg，AP/kg均值相差约2.3 W/kg，前后差值较小，客观反映出运动员的无氧耐力较好。
4 结束语
科学系统地训练能够有效发展越野滑雪运动员的供能系统。经过测试与分析，3个月的冬训使越野滑雪运动员的VO2max/kg以及VO2AT/kg占VO2max的比例AT（% VO2max）得到明显提升；
PP/kg和AP/kg均有所提高，耐乳酸能力得到改善，反映出教练员的冬训方案实施效果较好，运动员供能能力得到了提升。同时，本研究制定的机能监测、评定方案较为合理，为教练员把握运动员能力发展、掌握训练效果、制定训练计划提供了数据支撑，实现训练效果的可视化和数字化，助力越野滑雪项目的科学化发展。
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