Effect of Long-term Altitude Training on Exercise Performance of Elite Male Rowers
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摘要:目的 以优秀男子赛艇运动员为研究对象，探讨长时间高原训练对其运动能力的影响。方法 本次8周高原训练的主要内容为中低强度有氧耐力训练，每7天为1个训练周，每个训练周包含2个小周期。分别在高原训练前、高原训练结束后第1周、高原训练结束后第3周进行运动能力、身体成分、身体质量等指标的测试。结果 ① 与高原训练前比较，高原训练后运动员的体质量未发生显著变化，但体脂率显著降低，血红蛋白浓度显著升高；②下高原后第1周最大摄氧量显著提高，但专项能力测试中的测功仪2 km成绩（t2 km），递增负荷测试2 mmol·L-1、4 mmol·L-1乳酸对应的功率（W2、W4）均未见显著改善；至下高原后第3周，W2有显著提高的趋势，W4较高原前显著提高，t2 km亦显著改善。结论 以中低强度有氧训练为主的8周长时间高原训练可显著改善赛艇运动员的最大摄氧量、无氧阈水平和专项最大运动能力，但不会对体质量造成显著影响；与下高原后第1周比较，下高原后第3周表现出更好的竞技状态。Abstract:Objective The purpose of this study was to investigate the effect of long altitude training on exercise performance of elite male rowers.Methods The altitude training (altitude≈2.3 km) last eight weeks and was divided into two phases, seven days a training week. Every training-week contained two small training steps. Before and after altitude training, the body weight, body composition, etc. were measured.Results (1) Compared with the pre-altitude training, the body weight had no obvious change, but both the fat decreased and hemoglobin concentration increased significantly. (2) In the test of 1st week after altitude training, the 2 km all-out and anaerobic threshold showed no significant change except maximal oxygen uptake. However, in the test of third week after altitude, the 2 km all-out time and anaerobic threshold power increased significantly.Conclusions the 8-week-long and low-middle intensity aerobic altitude training can improve the VO2 max, anaerobic threshold and maximal specific performance of elite rowers effectively but no significant influence on body weight. After altitude training, rowers show a better competitive state in the third week than the first week.
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赛艇比赛距离为2 km，比赛过程中运动员全身70%以上的肌肉被动员。高水平赛艇运动员对有氧能力有着较高的要求[1]，经测算，赛艇项目比赛过程中运动员的有氧代谢供能占70%~87%[2-3]。对赛艇运动员而言，最大程度地提高有氧能力尤为重要。基于此，高原训练越来越多地受到广大赛艇教练员和运动员的青睐。研究表明，高原训练不仅可以提高红细胞数量和总血红蛋白质量[4-5]，增加毛细血管密度、骨骼肌线粒体数量和缓冲乳酸能力[6]，还可以提高运动时的肺通气、换气能力[7]。上述生理作用的改善均有助于机体有氧能力的提高。实践表明，高原训练不仅可以改善亚极量负荷的运动表现[8]，还可在一定程度上提高无氧代谢能力[9]。部分运动员借助高原训练大幅提高了专项运动能力，获得了奥运会金牌[10]。
高原训练的最佳持续时间一直以来没有定论。研究表明，持续3周1 800 m海拔高度下的高原训练可使总血红蛋白质量或红细胞数量显著增加[11-12]，这可能是持续3~4周中等海拔高度高原训练较多的原因之一[11-17]；国内学者亦认为一次高原训练以4~6周为宜[18-19]。更长时间的高原训练较少见，顾虑之一是担心过长时间的高原低氧暴露会导致体质量下降、骨骼肌丢失[20-21]，也不利于回到平原后的适应[19]。超过6周的高原训练的效果如何，目前还鲜有报道。本文拟通过对优秀赛艇运动员为期8周的高原冬训前、后运动的能力进行分析，探索8周长时间高原训练对运动能力的影响，为其他运动项目运动员运用该训练模式提供借鉴。
1. 研究对象与方法
1.1 研究对象
研究对象为上海市男子赛艇队优秀运动员17名，其中，国家级健将4人，国家一级运动员13人。研究对象的训练年限为(6.82±3.17)年，身高为(193.85±4.11)cm，年龄为(22.24±3.44)岁，体质量为(93.71±6.15)kg。
1.2 主要训练内容
本次训练在海拔近2 300 m的云南省会泽县高原训练基地进行，共持续8周，主要目的是提高运动员的有氧能力。训练内容以中低强度的有氧耐力训练为主，每7 d为1个训练周，每个训练周结束后调整休息1.5 d；每个训练周包含2个小周期，每个小周期结束后调整休息半天。第1阶段的4周训练结束后，即第5周为调整周，训练量减少约20%；第8周的后3天为下高原前的减量调整周，训练量减少约30%。高原训练过程中每个阶段均穿插一定比例中高强度的有氧训练内容，第2阶段高强度有氧训练量更大。8周高原训练过程中的主要训练内容如表 1所示。高原训练结束后第1周的前半周为调整训练期，训练量大幅减少；第1周的后半周和第2周安排2~3次无氧阈强度和最大摄氧量强度课。
表 1 赛艇运动员8周高原训练的主要内容Table 1. Main training contents of rowers during eight-week altitude training阶段 周次 每周课次 每周训练时间/min 每周训练距离/km 训练强度(血乳酸浓度Bla)/(mmol·L-1) 每周力量训练/t 第1阶段 第1~2周 15 1 350 189.5 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主 180 第3~4周 16 1 500 238 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主；穿插Bla 2~3 mmol·L-1，60~90 min 135 第5周 调整周，减量20% 第2阶段 第6~7周 16 1 470 230 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主；穿插Bla 2~4 mmol·L-1，90~120 min 106 第8周前3天 8 735 115 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主；穿插Bla 2~4 mmol·L-1，50 min 50 第8周后3天 下高原前调整，减量30% 1.3 测试指标与方法
1.3.1 最大摄氧量
跑步和赛艇测功仪准备活动15 min，适当拉伸，活动关节，休息15 min后进行赛艇测功仪(ConceptⅡ)多级递增负荷测试，每级2 min，每级间无间歇，起始负荷为2 min/500 m，速度逐级提高5 s。完成最后一级测试后，全力冲刺至力竭。教练员、科研人员在旁边监督、鼓励。要求被试全程佩戴便携式心肺功能测试仪(Cosmed k4b2)，以Breath by breath法采集摄氧量、CO2呼出量、通气量等各项数据。
1.3.2 测功仪六级递增负荷测试
以测功仪或慢跑的形式做准备活动15 min，休息15 min，其间适当补水。之后，开始6级测试，每级总距离为1 km，每级间歇1 min；起始负荷为2 min/500 m，速度逐级提高5 s；每级结束后取20 μL指尖血测试血乳酸浓度(YSI-1500血乳酸仪)。教练员进行记录及监督，运动员测试时尽量保持每级速度恒定。
1.3.3 测功仪2 km最大能力测试
测试前先慢跑和测功仪准备活动15 min。准备活动完成后，适当饮水，休息放松15 min后开始测试，要求运动员尽全力完成。教练员记录2 km的平均功率和总成绩。
1.3.4 体质量、体脂率和血红蛋白等指标测试
训练周调整结束后次日清晨空腹采前臂静脉血，采用Beckman COULTER AC T10血球仪测定血红蛋白浓度Hgb，试剂由Beckman公司提供；采用TCS150电子台秤称量体质量；采用皮脂卡钳(SK-101)测量上臂(肱三头肌肌腹)、肩胛下缘皮脂厚度(mm)。然后根据长岭晋吉公式[22](成年男性)计算体密度：D=1.091 3-0.001 6×(上臂皮脂厚度+肩胛下缘皮脂厚度)。根据Brozek公式[23]估算体脂率：体脂率=(4.570/D-4.142)×100%。
1.4 数据处理
所有数据采用Excel 2007进行处理，统计方法为配对t检验(双尾)，结果以平均数±标准差表示，显著性水平为P＜0.05，极显著性水平为P＜0.01，0.05＜P＜0.1为有显著差异。
2. 研究结果
经过8周高原训练后：①运动员体质量较高原训练前未发生显著变化，而体脂率显著降低(表 2)；②高原训练后最大摄氧量显著提高(表 3)；③与高原训练前比较，下高原后第1周，测功仪2 km成绩平均提高约2 s(表 3)；下高原后第3周t2 km显著提高，平均提高幅度达5 s(表 3)；④测功仪六级递增负荷测试表明，W2和W4在下高原后第1周仅略有提高，未发生显著改变；但在下高原后第3周有较大幅度提高，尤其是W4较高原训练前显著改善(表 3)。
表 2 高原训练前后运动员体质量、体脂、血红蛋白浓度的变化Table 2. Change of body mass, body fat percent and blood hemoglobin concentration of rowers pre- and post-altitude training指标 高原训练前 下高原后第1天 P值 体质量/kg 93.71±6.15 93.35±6.03 0.476 体脂率/% 13.36±2.54 12.26±1.71 0.002 Hgb/(g·L-1) 148.13±9.25 163.00±10.15 ＜0.001 表 3 高原训练前后运动员运动能力的变化Table 3. Change of exercise performance of rowers pre- and post- altitude training指标 高原训练前 下高原后第1周 P1 下高原后第3周 P2 最大摄氧量/(mL·min) 6 054.35±543.07 6 244.41±495.16 0.021 t2 km/s 371.90±8.50 369.90±8.40 0.415 366.90±8.50 0.025 W2/W 266.35±26.24 271.24±29.01 0.526 280.88±19.32 0.057 W4/W 327.18±19.21 337.82±24.05 0.069 345.82±27.18 0.005 注：①t2 km表示全力完成测功仪2 km测试所用时间；W2和W4分别表示6级递增负荷测试过程中血乳酸浓度为2 mmol·L-1和4 mmol·L-1时对应的功率；②P1为高原前与高原后第1周配对t检验所得的P值，P2为高原训练前与下高原后第3周配对t检验所得的P值 3. 分析与讨论
由以上可知：以中低强度有氧耐力训练为主的8周长时间高原训练可显著改善运动员的最大摄氧量、无氧阈水平和专项最大运动能力；体脂率显著下降的同时，体质量并未发生显著改变，提示瘦体质量增加，身体组成得到改善；下高原后第3周，t2 km、W4显著提高，提高的幅度较下高原后第1周更大，提示下高原后第3周运动员可能会表现出较好的竞技状态。
高原训练的效果与高原训练中的内容紧密相关。赛艇项目对有氧耐力有很高的要求。早在20世纪90年代就有报道指出，在当时东德国家赛艇队的日常训练中，低强度有氧训练占较大比例，即使是赛前训练阶段，有氧训练所占比例也高达55%[24]。在2012年伦敦奥运会赛艇项目上取得2块金牌的德国队，在整个年度训练过程中的不同阶段，低强度有氧训练的比例基本都保持在95%；在赛前训练阶段，水上专项训练比例提高，低强度有氧训练的强度降低，但接近或超最大摄氧量强度训练会增加至约5%[25]。血乳酸浓度(Bla)是反映运动强度的经典指标。调查发现：国际水平的优秀赛艇运动员在赛季准备阶段90%的训练内容为低强度有氧训练(Bla＜2 mmol·L-1)；即使是在赛前，75%的训练内容仍是低强度有氧训练(Bla＜2 mmol·L-1)[24, 26]。Steinacker[26]建议，在准备阶段的大强度训练(Bla＞6.5 mmol·L-1)不应超过总训练量的10%，赛前阶段则应增加至25%。
以上研究结果表明，国际优秀赛艇运动员在日常训练中十分注重基础有氧训练，同时对赛前的大强度训练亦很重视，训练中对于无氧阈强度至最大摄氧量强度间的强度则较少涉及[24, 27-28]，两极化特征明显。本次高原训练第1阶段以打基础的低强度有氧训练和力量耐力训练为主，穿插少量无氧阈强度训练内容；第2阶段仍以低强度有氧训练为主，但无氧阈强度训练量有所增加；整个高原训练过程中基本未涉及最大摄氧量以上的大强度训练内容，训练模式与上述研究相近。本次高原训练过程中运动员无严重伤病发生，体质量基本无变化，但体脂率降低；高原训练后最大摄氧量、W4和t2 km均显著改善，训练效果较好，再一次证实了该训练模式的有效性。
对于高原训练后何时会出现最佳竞技状态，目前尚存有争议。有研究认为下高原后的第2~7天会表现出较好的竞技状态，但也有研究认为下高原后的第10~25天状态最好[29-30]。一项单样本调查研究观察到，竞走运动员和马拉松运动员分别在下高原后的第10天、第3天改写了个人历史最好成绩，并且都在随后的奥运会中获得金牌(下高原后第21天、第26天)[10]。该研究提示，下高原后的最佳竞技状态似乎可以维持2~3周时间，而不仅仅是在某几天。Chapman等[29]指出，高原训练结束后应进行2~3周的平原训练，且必须安排一些高质量的大强度训练课，以帮助运动员对平原训练适应后再去参赛。由此可见，下高原后竞技状态高峰的出现可能不是自然形成的，而是与下高原后训练内容的安排密切相关。本次实验在下高原调整2~3天后的2周时间内安排了一些无氧阈和最大摄氧量强度课次，训练量较高原训练时也有所降低，有助于运动员在下高原后形成竞技状态高峰。因而，下高原第3周W2、W4和t2 km大幅度改善，部分运动员的t2 km甚至突破了历史最好成绩，表现出更好的竞技状态。
4. 结束语
以中低强度有氧训练为主的8周长时间高原训练可显著提升赛艇运动员的最大摄氧量、无氧阈水平和专项最大运动能力，但未对体质量造成显著影响。与下高原后第1周相比，运动员在下高原后第3周表现出更好的竞技状态。
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表 1 赛艇运动员8周高原训练的主要内容
Table 1 Main training contents of rowers during eight-week altitude training
阶段 周次 每周课次 每周训练时间/min 每周训练距离/km 训练强度(血乳酸浓度Bla)/(mmol·L-1) 每周力量训练/t 第1阶段 第1~2周 15 1 350 189.5 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主 180 第3~4周 16 1 500 238 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主；穿插Bla 2~3 mmol·L-1，60~90 min 135 第5周 调整周，减量20% 第2阶段 第6~7周 16 1 470 230 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主；穿插Bla 2~4 mmol·L-1，90~120 min 106 第8周前3天 8 735 115 以Bla 1~2 mmol·L-1有氧训练为主；穿插Bla 2~4 mmol·L-1，50 min 50 第8周后3天 下高原前调整，减量30% 
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表 2 高原训练前后运动员体质量、体脂、血红蛋白浓度的变化
Table 2 Change of body mass, body fat percent and blood hemoglobin concentration of rowers pre- and post-altitude training
指标 高原训练前 下高原后第1天 P值 体质量/kg 93.71±6.15 93.35±6.03 0.476 体脂率/% 13.36±2.54 12.26±1.71 0.002 Hgb/(g·L-1) 148.13±9.25 163.00±10.15 ＜0.001
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表 3 高原训练前后运动员运动能力的变化
Table 3 Change of exercise performance of rowers pre- and post- altitude training
指标 高原训练前 下高原后第1周 P1 下高原后第3周 P2 最大摄氧量/(mL·min) 6 054.35±543.07 6 244.41±495.16 0.021 t2 km/s 371.90±8.50 369.90±8.40 0.415 366.90±8.50 0.025 W2/W 266.35±26.24 271.24±29.01 0.526 280.88±19.32 0.057 W4/W 327.18±19.21 337.82±24.05 0.069 345.82±27.18 0.005 注：①t2 km表示全力完成测功仪2 km测试所用时间；W2和W4分别表示6级递增负荷测试过程中血乳酸浓度为2 mmol·L-1和4 mmol·L-1时对应的功率；②P1为高原前与高原后第1周配对t检验所得的P值，P2为高原训练前与下高原后第3周配对t检验所得的P值
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