Energetic Profile of 240-reps Bench-pull with Male Rowers
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摘要: 赛艇是一项力量耐力型项目，一些教练员采用240次卧拉练习发展赛艇运动员的力量耐力，但对这种练习的生理学特征缺乏了解。对某省20名男子赛艇运动员（公开级9名，轻量级11名）进行1次卧拉最大力量（RM）测试和1次240次卧拉（40% RM）计时测试，采用便携式气体代谢仪对运动员卧拉过程中的呼吸气体进行监测，并采集运动前后的耳血进行血乳酸分析。结果显示：240次卧拉属于有氧供能主导的一种高强度、长时间的力量耐力练习，不推荐赛艇运动员选择240次卧拉这种力量耐力练习方法，建议赛艇运动员力量耐力训练次数≤ 50次。Abstract: Rowing is considered as a strength-endurance sport. Some coaches utilize bench-pull of 240 repetitions to develop the strength endurance needed in rowing racing; however, they lack the knowledge of the physiological profile of this drill. The study took 20 provincial male rowers (9 of heavy-weight, 11 of light-weight) volunteered to participate in one repetition maximum (RM) test of bench-pull, and one bench-pull time trial (40%RM) of 240 repetitions. A portable spirometer was utilized to assess the respiratory gas. Earlobe blood was taken prior to and post the 240-reps bench-pull test. The energy supply during the 240 repetitions bench-pull test was calculated from the accumulated oxygen uptake and blood lactate during the drill and the fast component of the oxygen debt during the recovery. These findings indicate that the 240-reps bench-pull is a strength endurance drill with high intensity; rowers are not suggested to take this endurance drill, but the drill less than 50 repetitions instead.
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Keywords:
- male rowing /
- 240-reps bench-pull /
- strength endurance /
- energy supply
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赛艇被认为是一项力量耐力型项目[1-2]。根据艇种的不同(男子vs.女子，单桨vs.双桨，单人艇vs.多人艇，轻量级vs.公开级)，运动员在比赛中需要以450~800 N的拉桨力(相当于个人最大划船力的40%[3])[4-5]，在5.5~8 min内完成200~240次拉桨[6-7]。在包含产生能量和利用能量这2个环节的赛艇比赛中[8]，运动员需要产生600~800 kJ以上的能量[9-10]，运动员在划船过程中能量利用的效率为16%~24% [11]，其中，能量供应中有氧、糖酵解和磷酸原部分分别占＞80%、10%和5%[10-13]。为了提高在比赛中的表现，赛艇运动员全年需要采用多种训练方法提高身体产生能量和利用能量的能力，这些训练既涵盖不同强度的水上训练和陆上训练，也涵盖耐力、力量、速度等不同类型的训练。对高水平赛艇运动员的研究表明，赛艇运动员的水上训练量占总训练量的50%以上[1, 14-15]，水上训练中的70%~95%为低强度有氧训练(血乳酸浓度＜2 mmol/L)[14-16]，而力量训练量占总训练量的12%~23%[15, 17]。
力量训练被认为可以通过神经肌肉的适应、肌纤维的增粗、毛细血管丰密度的增加和肌肉内能源物质的增加，提高肌肉的做功能力[18]。赛艇运动员的力量训练通常可分为最大力量、肌肉横断面、力量耐力和速度力量/功率4类。鉴于赛艇是一项力量耐力型项目[1-2]，力量耐力训练(≥15RM，RM为卧拉最大力量)是赛艇运动员尤其是轻量级运动员全年力量训练的主要内容，并且低水平运动员能够从力量耐力训练中获益更多[19]。在力量耐力训练类型中，国外[20]和国内(个人交流)的少数教练员采用6~8 min计数或200~240次卧拉(40%RM)计时练习模拟赛艇2 000 m比赛对运动员力量耐力的刺激，并希望以此提高运动员在比赛中的力量耐力。尽管近年来这种练习的使用频率越来越低，但摒弃这种练习方法的教练员并未完全理解摒弃的原因，继续使用这种练习方法的教练员也未清楚地认识到这种练习方法可能对运动员运动能力提升的影响。无论摒弃还是继续使用这种练习方法，教练员都有必要认清这种练习方法的生理学特征。
基于此，本文拟通过对赛艇运动员240次卧拉练习的能量代谢特征进行研究，为教练员更加清晰地认识这一练习方法的生理学特征，并合理使用这种练习方法提供科学依据。本文假设，40%RM强度的240次卧拉练习属于有氧供能主导的练习，但其同时又属于高强度、长时间的练习。
1. 研究方法
1.1 研究对象
研究对象为某省赛艇队20名健康男子运动员。其中：公开级运动员9名，年龄(21.0±3.0)岁，身高(193.0±4.0) cm，体质量(96.2±8.4) kg，训练年限(4.6±3.0)年；轻量级运动员11名，年龄(18.0±1.0)岁，身高(183.0±5.0) cm，体质量(70.7±4.7) kg，训练年限(2.2±1.2)年，自愿参加本研究。测试前，运动员被详细告知本研究的目的、测试流程、测试要求和可能存在的不适。运动员测试前一天无高强度训练，测试当天保持正常的高糖饮食。测试处于运动员冬训中期(1月中旬)。
1.2 测试过程
所有运动员在3天内分别参加1次卧拉最大力量测试和1次240次卧拉计时测试。卧拉测试前，运动员都进行了卧拉架高度的调整，且确保最大力量测试和240次卧拉测试的高度一致。每次卧拉时，运动员保持下肢伸直并拢，且不能离开卧拉架，无外力辅助运动员(如按压下肢)完成卧拉。运动员完成1次卧拉的标志是杠铃杆向上运动至碰触到卧拉架的下沿，向下运动至杠铃片接触地面。在约5 min的上肢牵拉后，运动员严格按照美国体能协会教材《Essentials of Strength Training and Conditioning(第3版)》中有关上肢最大力量测试流程[21]进行卧拉最大力量测试。被试先以自选质量轻松进行5~10次重复，休息1 min后再增加5%~10%的质量，确保可以完成3~5次重复，休息2 min后再增加5%~10%的质量，确保可以完成2~3次重复，休息2~4 min后再增加5%~10%的质量，确保能完成1次重复。如果运动员可以完成这1次重复，则在2~4 min休息后再增加5%~10%的质量进行重复，如不能完成，则在2~4 min休息后减少2.5%~5%的质量，以确保能完成1次重复。超过5 h后，运动员以40%RM(器材允许精确到0.5 kg)进行240次卧拉测试。运动员可以自选卧拉节奏，但必须在尽可能短的时间内完成240次卧拉。卧拉结束即刻询问运动员的主观疲劳感觉(20级RPE)[22]。运动员在测试时都被口头鼓励，以全力参与测试。测试现场的压强、气温和相对湿度分别为102.2 kPa、10 ℃和50%。
采用便携式气体代谢仪(K4b2，Cosmed，Italy)对240次卧拉，以及运动后6 min的呼吸气体进行“breath×breath”检测。每日测试前严格按照厂家要求对仪器进行校准。运动员测试前选择合适的呼吸面罩，佩戴好仪器，静坐3 min后开始测试。经耳垂采集运动前后第1、3、5、7、10 min的血液各10 μL，并采用血乳酸分析仪(Biosen S_Line，EKF Diagnostic，Germany)进行分析。基于运动中累积摄氧量和血乳酸，以及运动后过量氧耗的快速部分的方法计算能量供应量[23-24]，其中：
$$ \begin{array}{c} {\rm{磷酸原供能量 = 运动后过量氧耗的}}\\ {\rm{快速部分}}\left( {{\rm{mL}}} \right) \times {\rm{能量当量}}\left( {{\rm{J}} \cdot {\rm{m}}{{\rm{L}}^{{\rm{ - 1}}}}} \right)\\ {\rm{糖酵解供能量}} = {\rm{净累积血乳酸}}\left( {{\rm{mmol}} \cdot {\rm{m}}{{\rm{L}}^{{\rm{ - 1}}}}} \right) \times \\ {\rm{氧气}} - {\rm{乳酸换算系数}}\left( {{\rm{mL}} \cdot {\rm{mmol}} \cdot {{\rm{L}}^{{\rm{ - 1}}}} \cdot {\rm{k}}{{\rm{g}}^{{\rm{ - 1}}}}} \right) \times \\ {\rm{体质量}}\left( {{\rm{kg}}} \right) \times {\rm{能量当量}}\left( {{\rm{J}} \cdot {\rm{m}}{{\rm{L}}^{{\rm{ - 1}}}}} \right)\\ {\rm{有氧供能量}} = {\rm{累积净摄氧量}}\left( {{\rm{mL}}} \right) \times \\ {\rm{能量}}\left( {{\rm{J}} \cdot {\rm{m}}{{\rm{L}}^{{\rm{ - 1}}}}} \right) \end{array} $$ 运动后过量氧耗为运动后前3 min的实际摄氧量减去由后3 min的实际摄氧量曲线倒推3 min得到的摄氧量(慢速部分，即快速部分=前3 min实际摄氧量-前3 min慢速部分)。当呼吸商＞1.0时，能量当量为1 mL氧气产生的热量(21.131J)[25]。氧气-乳酸换算系数为3.0 mL·mmol/(L·kg)。本文统一选取4.0 mL/(min·kg)的安静摄氧量。
1.3 统计分析
所有数据均以平均值±标准差的形式呈现。运用IBM SPSS Statistics 19对公开级和轻量级运动员的所有指标进行配对t检验，选取P=0.01的显著性水平。
2. 研究结果
20名男子赛艇运动员的最大卧拉力量为(85.7±15.4)kg，且公开级运动员显著大于轻量级远动员[(95.1±14.8) kg vs. (76.3±9.4) kg]，但是二者在单位体质量最大卧拉力量上无显著性差异(P＞0.01)。20名运动员完成240次卧拉的时间为(526±80.3)s，运动后RPE为15.0±2.2，且2组运动员间无显著性差异(P＞0.01，表 1)
表 1 运动员卧拉最大力量和240次卧拉计时测试部分结果Table 1. Selected results of repetition maximum and240-reps bench-pull参数 公开级
(n=9)轻量级
(n=11)公开级+轻量级
(n=20)RM/kg 95.1±14.8 76.3±9.4§ 85.7±15.4 体质量倍数 0.99±0.13 1.08±0.09 1.03±0.12 40%RM/kg 38.0±5.9 30.5±3.8§ 34.3±6.2 t240/s 537±63.2 514±96.7 526±80.3 RPE-240 15.3±2.6 14.7±1.8 15.0±2.2 注：RM为卧拉最大力量；40%RM为40%卧拉最大力量；t240为240次40%RM卧拉完成时间；RPE-240为240次40%RM卧拉完成后的主观疲劳感觉；§为相比公开级P＜0.01，表 2同此 表 2 运动员240次卧拉计时测试生理学结果Table 2. Physiological results of 240-reps bench-pull指标 公开级
(n=9)轻量级
(n=11)公开级+轻量级
(n=20)血乳酸浓度 运动前/(mmol·L-1) 1.39±0.41 1.54±0.19 1.46±0.32 运动后/(mmol·L-1) 8.35±1.33 8.85±1.25 8.60±1.28 摄氧量 运动中累积/L 21.3±3.1 15.8±4.7§ 18.5±4.8 氧债快速部分/L 1.5±0.7 1.3±0.6 1.4±0.6 能量供应 磷酸原/kJ 32.5±14.7 28.4±12.0 30.5±13.3 糖酵解/kJ 42.6±9.1 33.0±7.4 37.8±9.5 有氧/kJ 377.3±58.3 281.8±87.0§ 329.5±87.2 合计/kJ 452.5±67.8 343.1±88.0§ 397.8±94.8 磷酸原/(kJ·kg-1) 0.34±0.15 0.40±0.18 0.37±0.17 糖酵解/(kJ·kg-1) 0.44±0.08 0.46±0.08 0.45±0.08 有氧/(kJ·kg-1) 3.95±0.69 3.94±1.03 3.95±0.85 合计/(kJ·kg-1) 4.73±0.76 4.81±0.97 4.77±0.85 磷酸原/% 7.1±2.4 9.0±5.1 8.0±4.0 糖酵解/% 9.6±2.3 9.9±2.3 9.8±2.3 有氧/% 83.4±3.0 81.1±6.7 82.2±5.2 运动员240次卧拉后，各生理学指标见表 2，其中最大血乳酸达(8.60±1.28)mmol·L-1，运动中累积摄氧量达(18.5±4.8) L，运动后氧债快速部分达(1.4±0.6)L。在三大供能系统的能量供应量方面，公开级和轻量级运动员只有有氧部分[(377.3±58.3) kJ vs. (281.8±87.0) kg]和总供能量部分[(452.5±67.8) kJ vs. (343.1±88.0) kJ]存在显著性差异(P＜0.01)，但是当换算成单位体质量的供能量后，2组运动员在所有能量供应指标间均无显著差异(P＞0.01)。综合起来，20名赛艇运动员在用时(526±80.3) s的240次卧拉练习中的能量供应比例分别为8.0%±4.0%(磷酸原)、9.8%±2.3%(糖酵解)和82.2%±5.2%(有氧)。
3. 讨论与分析
本文的主要结果显示，20名男子赛艇运动员以40%RM的负重进行240次卧拉[完成时间为(526±80.3) s]过程中磷酸原、糖酵解和有氧供能系统的供能比例分别为8.0%±4.0%、9.8%±2.3%和82.2%±5.2%。这些供能比例与文献报道的赛艇水上、荡桨池和测功仪模拟比赛的供能比例相似[10, 12-13, 26]。Mader等[12]对赛艇荡桨池7 min模拟比赛的能量代谢进行了研究，他运用更为科学的研究方法得到了＞80%的有氧供能比例。相比于同期对此特征的认识(70%[27])，Mader等的研究推动了东德赛艇训练对有氧能力的重视，其具体训练方法是大量的低强度有氧长划[28]。后来，Mader进入科隆体育学院工作，并指导其博士生Ulrich Hartmann参与西德赛艇队的科研工作，为西德男子八人艇在1988年奥运会上一举夺得金牌立下了功劳[29]。后期进一步的公开数据表明，西德赛艇队全年水上训练负荷中有70%~94%的比例属于低强度训练(血乳酸浓度为2~4 mmol·L-1)[16]。这些理论和实践成果间接推动了世界赛艇项目的训练朝着低强度有氧训练的方向发展，这一结论也得到了来自20世纪70—90年代挪威赛艇训练负荷研究的支持[30]。教练员选取240次卧拉练习的目的在于提高运动员在比赛(5.5~8 min，200~240桨，450~800 N[5-7])中的“力量耐力”，然而这种“力量耐力”的能量供应特征是＞80%的有氧、10%的糖酵解和5%的磷酸原[10, 12-13]。为了提高这种“力量耐力”，高水平赛艇运动员水上训练(占总训练负荷＞50%[1, 14-15])的70%~95%属于低强度有氧训练(血乳酸浓度＜2 mmol·L-1)，而高强度训练(血乳酸浓度＞4 mmol·L-1)的比例还不到水上训练负荷的8%[15-16]。
赛艇运动员240次卧拉练习属于高强度训练。被试完成240次卧拉后的最高血乳酸浓度为(8.60±1.28) mmol·L-1，这与文献报道的7 min卧拉(50%RM，123次)类似(8.8 mmol·L-1)[31]，也与赛艇运动员水上3×4 min(8.52 mmol·L-1)和2 000 m节奏划(低于比赛桨频6桨，7.27 mmol·L-1)的血乳酸值相似[16]。高水平赛艇运动员力量训练占总训练负荷的12%~23%[15, 17]，这期间阻力最小的部分属于力量耐力训练，而力量耐力训练的阻力通常为40%RM~50%RM[19]，该阻力比例与赛艇运动员比赛中拉桨力占最大划船力量的比例类似[3]，因此可以推断，赛艇运动员训练强度(阻力)都不低于比赛强度。尽管发展最大力量、肌肉横断面和速度力量的训练强度都要大于比赛强度，但由于阻力相对较大(＞60%RM)、次数相对少(＜15次)、间歇相对长(1~3 min)，其发力时的主要能量来源是磷酸原供能系统，糖酵解供能系统参与相对少。然而，尽管力量耐力训练的阻力相对较小，但是过多的重复次数(如＞30次)也会导致糖酵解供能参与比例增加，并带来血液中乳酸浓度的增加(＞4 mmol·L-1，肌肉中的乳酸值更高)[31]，并且人体需要承受长时间(1~9 min)的高乳酸值。因此，赛艇运动员240次力量耐力训练不但不能真正有助于赛艇比赛“力量耐力”的提高，还有可能破坏通过低强度有氧训练提高起来的“力量耐力”。
正因为如此，目前国际上赛艇力量耐力训练的最大重复次数大都≤50次[20, 32]。Gee等[20]调查了英国32名不同类型的赛艇教练员(涵盖俱乐部至奥运级别)，发现大部分教练员比赛期和准备期力量训练的最大重复次数分别是≤30~50次和≤20次，只有极少数教练员要求(10%)力量训练的最大重复次数达200次之多。Lawton等[32]在研究中制定的新西兰U23世锦赛运动员的力量耐力训练次数为≤35~50次。尽管如此，对于高水平赛艇运动员，高负重(5~12次)的力量训练似乎比高重复次数(15~32次)的力量训练更能提高其划船能力[33]。赛艇运动员力量耐力训练的另一种可能方式是水上阻力划(拖拉阻力物、在船体上缠绕绳/带，或者多人艇轮流划[34])。相比于陆上力量耐力训练，水上阻力划在动作方面(包括参加肌肉、动作时序等)更接近比赛特征；相比于水上无阻划，阻力划的拉桨力更大。即便如此，水上阻力划也被证明不足以提高赛艇运动员的下肢力量[34]。
本文的被试分为公开级和轻量级运动员，公开级运动员由于在年龄、身高、体质量和训练年限方面的优势，其最大力量、运动中累积摄氧量、有氧供能量和总供能量显著高于轻量级运动员(P＜0.01)。公开级运动员的这些优势似乎是其更大的体质量带来的，因为在单位体质量的最大力量、有氧供能量(运动中累积摄氧量是计算有氧供能量的依据)和总供能量方面，2组运动员并无显著性差异(P＞0.01，表 1、表 2)。这一结果与文献报道的有些差异：Doyle等[35]研究了澳大利亚国家级水平的赛艇运动员，发现公开级运动员在各种桨频下的单位体质量的拉桨力和功率都要显著高于轻量级运动员。在本文中，公开级和轻量级运动员的体质量指数(BMI)分别为26和21(P＜0.01)，这反映公开级运动员体质量的优势一部分是由更高的体脂率造成的，这也可能是造成公开级运动员在单位体质量的多项指标上没有优势的原因。
尽管本文选取的对象为某省备战全运会的赛艇运动员，但研究结果表明，运动员的竞技水平并不高。被试卧拉的最大力只有体质量的(1.03±0.12)倍(表 1)，该水平只相当于国外俱乐部的水平(国外国家级和奥运级分别对应为体质量的1.2和1.3倍)[36]。在本文中，运动员完成240次卧拉的时间为9 min，明显比赛艇比赛的时间(约6~7 min)长，这一方面可能与被试的运动水平有关，另一方面也可能是由卧拉这种运动方式造成的。Jurimae等[31]比较了12名大学男子赛艇运动员的测功仪2 000 m模拟比赛、7 min卧拉(50%RM)和7 min的腿推(leg press，50%RM)的成绩，结果表明，7 min卧拉和腿推的完成次数(123和174)要显著少于测功仪2 000 m模拟比赛的194次，而这主要是由卧拉和腿推(尤其是卧拉)时更慢的发力速度造成的。本文选择的是40%RM的240次卧拉，尽管所选质量轻一些，但是次数更多，因此被试的完成时间长达9 min。
4. 结束语
240次卧拉练习属于高强度(血乳酸为8 mmol·L-1)、长时间(持续时间为9 min)的力量耐力练习，这一练习的供能比例特征与文献报道的赛艇模拟比赛相似(80%的有氧供能)。鉴于赛艇比赛200~240次拉桨所对应的“力量耐力”主要通过低强度有氧训练提高，故不推荐赛艇运动员选择240次卧拉这种力量耐力练习方法，建议赛艇力量耐力训练的次数≤50次。
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表 1 运动员卧拉最大力量和240次卧拉计时测试部分结果
Table 1 Selected results of repetition maximum and240-reps bench-pull
参数 公开级
(n=9)轻量级
(n=11)公开级+轻量级
(n=20)RM/kg 95.1±14.8 76.3±9.4§ 85.7±15.4 体质量倍数 0.99±0.13 1.08±0.09 1.03±0.12 40%RM/kg 38.0±5.9 30.5±3.8§ 34.3±6.2 t240/s 537±63.2 514±96.7 526±80.3 RPE-240 15.3±2.6 14.7±1.8 15.0±2.2 注：RM为卧拉最大力量；40%RM为40%卧拉最大力量；t240为240次40%RM卧拉完成时间；RPE-240为240次40%RM卧拉完成后的主观疲劳感觉；§为相比公开级P＜0.01，表 2同此 
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表 2 运动员240次卧拉计时测试生理学结果
Table 2 Physiological results of 240-reps bench-pull
指标 公开级
(n=9)轻量级
(n=11)公开级+轻量级
(n=20)血乳酸浓度 运动前/(mmol·L-1) 1.39±0.41 1.54±0.19 1.46±0.32 运动后/(mmol·L-1) 8.35±1.33 8.85±1.25 8.60±1.28 摄氧量 运动中累积/L 21.3±3.1 15.8±4.7§ 18.5±4.8 氧债快速部分/L 1.5±0.7 1.3±0.6 1.4±0.6 能量供应 磷酸原/kJ 32.5±14.7 28.4±12.0 30.5±13.3 糖酵解/kJ 42.6±9.1 33.0±7.4 37.8±9.5 有氧/kJ 377.3±58.3 281.8±87.0§ 329.5±87.2 合计/kJ 452.5±67.8 343.1±88.0§ 397.8±94.8 磷酸原/(kJ·kg-1) 0.34±0.15 0.40±0.18 0.37±0.17 糖酵解/(kJ·kg-1) 0.44±0.08 0.46±0.08 0.45±0.08 有氧/(kJ·kg-1) 3.95±0.69 3.94±1.03 3.95±0.85 合计/(kJ·kg-1) 4.73±0.76 4.81±0.97 4.77±0.85 磷酸原/% 7.1±2.4 9.0±5.1 8.0±4.0 糖酵解/% 9.6±2.3 9.9±2.3 9.8±2.3 有氧/% 83.4±3.0 81.1±6.7 82.2±5.2
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