世界赛艇科学的德国流

黎组涌组明

1.Faculty of Sport Science，University of Leipzig，Leipzig 04109，Germany；2.Guangdong International Rowing ＆Canoeing Center，Guangzhou 510545，China.

1 引言

赛艇自1896年起为夏季奥运会的比赛项目。作为赛艇项目历届奥运会金牌和奖牌总数排名第一的国家，德国是世界赛艇界名副其实的强国。比赛成绩的优异由社会参与、组织运作等多方面因素共同促成，但是，科学的支撑更是德国赛艇成功的重要保障。近半个多世纪以来，一批批德国专家和学者从不同的领域对赛艇项目进行了深入的研究，在有力支撑德国赛艇的同时也带动了世界赛艇竞技水平的提升，他们的一些经典研究成果至今仍影响着世界赛艇的训练。然而，近10年来，在世界竞技体育迅猛发展的过程中，德国赛艇的领先地位逐渐受到来自英国等国家的挑战（图1）。我国赛艇运动在过去赶超“西方”的近30年历程中，也深受德国流的影响。本文拟从生理学、生物力学和训练学3 个方面回顾世界赛艇科学的德国流，总结德国赛艇科学对世界赛艇发展的贡献以及其发展过程中存在的问题，为我国赛艇项目的进一步发展提供借鉴。

2 生理学

任何训练的硬件设备和方法手段都不如组建一支国家队的意义重大。当在国家层面进行运作时，一支运动队才有可能进行更大范围的选材和拥有更好的训练条件。更为重要的是，国家队能够提供更多严谨的测试和研究，并且这些测试和研究的成果能够有力支撑教练员的训练［8］。前西德早在1958年就开始在全国范围内进行赛艇项目的选材，并于1966年在Ratzburg 成立了赛艇学院（Ruderakademie Ratzeburg），促使前组西组德组于20组世组纪60组年组代在世界赛艇界迅速崛起。前东德也在同时期开始赛艇项目的集中训练，并在60年代末也迅速崛起。

进入20世纪70年代，东西德对赛艇项目特征的研究逐渐深入，其中，赛艇生理学领域的代表人物是Alois Mader。Mader为前东德的体育科研人员，1974年开始在前西德科隆体育学院继续从事体育科研。Mader的经典研究为1973年在前东德对赛艇模拟比赛过程中的能量供应特征的研究（图2）［19］。通过让运动员按比赛节奏在赛艇荡桨池进行不同持续时间的运动（1～7 min，共7 次），研究人员可以测得7min模拟比赛过程中（以min为单位）的摄氧量、血乳酸、乳酸生成速率和功率（功率由桨栓上的测力传感器获得，见下文“生物力学”部分），并且可以由此计算出7min模拟比赛过程中三大供能系统的供能比例。此研究第一次揭示了赛艇项目的如下专项特征：

图1 德国赛艇奥运项目历年世锦赛和奥运会积分曲线图（重叠部分为德国第一）Figure 1.Yearly Country Points of German Rowing in World Championship and Olympic Games

图2 赛艇模拟比赛过程能量供应特征曲线图［19］Figure 2.Energetic Profile of Simulated Rowing Race（1mkp／min＝0.163watt）

1.赛艇是一项有氧供能为主的耐力型项目，全程划过程中有氧供能比例高达82.1%，无氧无乳酸和无氧乳酸供能比例分别为5.9%和11.7%；

2.无氧供能主要发生在要起航阶段，磷酸原在起航15s内几乎耗尽，血乳酸起航2 min 后已达到最高值的77.0%，乳酸生成速率在第1min时最高，之后速率迅速下降，第3～6min期间几乎没有乳酸进一步堆积；

3.赛艇起航后的运动能力取决于有氧供能能力（˙VO2），2min后赛艇的功率几乎全部来自有氧功率；

4.最大摄氧量的利用能力是决定赛艇运动能力的一个重要指标，该研究的运动员7 min划的平均˙VO2（4 800～5 200 ml／min）为˙VO2max（5 800～6 000 ml／min）的83%～87%，而耐力能力不好的运动员对应的百分比只有60%～70%（3 500～4 200 ml／min）。即使具有同样水平的˙VO2max，二者在7 min 的运动中的˙VO2就相差800～1 500ml／min，再乘以途中划的4min（第3～6min），那么，这带来的有氧供能量的差别（1 700～3 200mkp）要大于全程无氧乳酸供能的总量（2 470mkp）。

此研究的结论突显出了有氧能力对于赛艇项目的重要性，这既是前东德赛艇进行大量低强度有氧长划并取得成功的理论来源，也推动了世界赛艇从重视间歇训练向重视低强度持续训练的转变［4］。这些重要发现至今仍指导着世界各国的赛艇训练。

1976年，Mader将完全有氧供能到部分无氧乳酸供能的这个过度区域定义为有氧－无氧阈（aerob－anaerobe Schwelle），并指出这个阈值对应的血乳酸值为4 mM，4 mM－阈值可用于评价有氧能力［20］。1979—1988年，Mader及其博士生Ulrich Hartmann负责前西德国家赛艇队的科研。在此期间，4mM－阈值被广泛用于评价赛艇项目的有氧能力［10，12，13］，4mM－阈值功率（P4）也被证 实 与2 000m全力划的平均功率（Pmax）具有高度相关性（Hartmann，未公开发表；图3），此相关性再次证明有氧能力对于赛艇2 000m专项能力的重要性。

图3 赛艇2 000 m 最大功率（Pmax）和有氧功率（Psbm）示意图Figure 3.Power in 2000 m Rowing and at Threshold

Mader和Hartmann不仅证实了有氧能力对于赛艇专项能力的重要性，并提出用于评价有氧能力的指标（P4），还对评价有氧能力的测试方法进行了深入的研究。在20世纪60、70年代，˙VO2max是惟一一个用来评价赛艇运动员有氧能力的指标，在前东德，˙VO2max甚至被用为国家队运动员的选拔标准（男子＞6 000 ml，女子＞4 000 ml）［9］。鉴于有氧－无氧阈的发现，及4 mM－阈值的提出，Mader等人致力于寻求一个赛艇项目的多级测试方法。由于赛艇测功仪直到20世纪80年代初才被采用，此前的赛艇多级测试只能在跑台或功率自行车上进行，多级测试采用的是2min或3组min组的组递组增组测组试［19］。80年 代 初，Mader等 人 开始在Gjessing测功仪进行二级测试，即在此前的6 min 最大测试前增加一个8min的次最大强度（对应为有氧－无氧阈强度）的持续强度测试，然后利用内插法算出P4［10，12，13］。与此同时，前东西德在赛艇训练过程中还采用赛艇测功仪的组多级组测组试（2 min和3 min）［21，33，35－37］。然 而，Hartmann和Steinacker二人都发现，由2～3 min多级测试得到的P4要比二级测试的P4高20～30 W［13，39］，原因在于在次最大强度持续运动过程中血乳酸需要5～10min才能达到稳定状态［20］，每级持续时间过短（＜5 min）会导致血乳酸－功率曲线的右移，并导致P4值偏高［16］。P4值偏高进而带来由多级测试制定的训练强度偏高［13］。因此，在20世纪90年代赛艇多级测试的每级持续时间被延长为4～5 min［30］，而Mader和Hartmann也将二级测试进一步完善为三级测试（每级8 min，强度分别为2 000 m 最大划功率的55%、65%和75%）［6，7］。赛艇有氧能力测试方法在过去40年的演变如图4所示，以Mader为代表的德国学者通过大量的研究奠定了目前世界上赛艇多级测试的理论基础。

图4 赛艇有氧能力测试方法演变示意图Figure 4.Development of Aerobic Diagnostic in Rowing

赛艇训练过程中一个十分重要的问题是负荷量，有限的文献资料已证明，20 世纪最后30年赛艇训练的年负荷量呈增加的趋势（约由800h 增加到950h），但其中增加的负荷量主要是低强度的有氧训练，而高强度的无氧训练反而负荷量下降［4］。Mader和Hartmann在20 世纪70、80年代从能量供应的角度对赛艇训练的负荷量进行了理论分析（图5）。人体一天最大的供能量约为5 800kcal，减去人体基础代谢的1 500～2 000kcal，人体一天运动可消耗的最大能量为3 500～4 000kcal［1］。假定人体一天可用于运动消耗的能量储备为3 000～4 000kcal，那么，人体可运动的时间长短则取决于人体运动的强度，运动强度越低，则可运动的时间越长。以一名体重为90kg、˙VO2max 为6 000ml的男子优秀赛艇运动员为例，且其阈值强度为75%～85%˙VO2max（4 500～5 100ml），那么，他在这个强度下每小时的能量消耗量对应为1 350～1 530kcal，这种强度下他每天的最大训练量为2.5～3h。由于人体糖的再填充需要2～3 天，因此，每天以这种阈值强度进行＞2 h的训练是难以实现的。只有降低训练的强度，才能增加脂肪参与供能的比例，以保证足够的运动时间。如果超越了人体供能的这个极限，那么，持续训练一周之后人体蛋白质代谢将呈负平衡，带来运动能力的下降（人体运动能力的物质基础大部分是蛋白质）。以每周训练5 个整天，每天训练2～3h（每周10～15h），每小时12km（即3.3 m／s，对应240 W），35周准备期（9月初 至来年5月初）的训练量为4 200～6 300km（每周实际训练量可能为120～180km，平均每周约143km），11周比赛期的训练量为1 000km（每周至少80～100km，以保持有氧能力）。因此，每年的最大训练量为7 500km［19］。

图5 赛艇训练量与能源物质的关系示意图［15，19］Figure 5.Relationship between Training Volume and Energy Substances in Rowing

Mader和Hartmann无疑是过去四十几年德国赛艇生理学的代表人物，其他学者（如Juergen Steinacker和Walter Roth）同样在这一领域进行了大量研究。这些德国赛艇生理学家通过研究证明了有氧能力对于赛艇专项能力的重要性，给出了相应的评价指标（P4）和评价方法（多级测试），并且从能量供应的角度分析了赛艇负荷量与强度的关系。他们的这些研究成果对于世界赛艇的发展起到了巨大的推动作用。

3 生物力学

生理学为赛艇运动提供能量，而生物力学则决定赛艇运动中能量的利用，二者对于赛艇专项能力来说同等重要。第二次世界大战后，随着各国赛艇国家队的组建，针对赛艇生物力学的研究也逐步展开，德国和前苏联成为此时期赛艇生物力学研究的先驱者。前东德早在1965年便成立体育器材研究所（Institut für Forschung und Entwicklung von Sportgeräten，FES），开展竞技体育的生物力 学 研究，而赛艇是其重点研究的项目之一。前西德的赛艇生物力学研究主要集中在1966年由Karl Adam 创立的Ratzburg赛艇学院以及后期的科隆体育学院。两德合并后，德国赛艇生物力学的研究继续进行，主要从事单位为FES和汉堡大学（表1）。

表1 德国不同时期赛艇生物力学研究情况一览表Table 1 Rowing Biomechanical Researches in Germany in Different Periods

作为德国赛艇生物力学的代表性人物，Volker Nolte、Peter Schwanitz和Klaus Mattes分别在不同的时期开展研究。Nolte为前西德赛艇队教练，并且于1984年在科隆体育学院取得博士学位（博士研究为赛艇生物力学）［25］，1993年移居加拿大，在大学从事训练和教学工作。2005年，Nolte邀请世界范围内赛艇各个领域的专家共同编辑《划得更快》（Rowing Faster）一书（2011年编辑第二版），该书被誉为至今为止最为全面的赛艇专项训练书籍［26，27］。Peter Schwanitz为前东德赛艇科研人员，于1975年在柏林洪 堡大学（Humboldt－Universität zu Berlin）取得博士学位（博士研究为赛艇生物力学）［34］，其研究特点在于将生物力学和生理学作为一个整体进行研究，如其在研究中发现赛艇双单领桨运动员由于发力幅值早和高于跟桨运动员，由此带来训练和比赛过程中血乳酸偏高，并且有氧能力（P4）也比跟桨运动员弱［29］。这个发现对于赛艇多人艇的个体化训练提供了重要信息。Mattes自20 世纪90年代便开始赛艇生物力学的研究，其在2000年申请教授职位论文专题为赛艇生物力学［22］，最近十几年一直从事德国赛艇国家队的生物力学科研工作，有力地支撑了德国赛艇国家队的训练。

德系技术风格是世界赛艇技术的重要流派，目前，世界赛艇4种技术风格中有2种属于德系技术（Adam 式和DDR 式；图6）［17］。这2种技术为加拿大学者Klavora根据1976年奥运会前西德和前东德的技术风格总结并命名的［32］。Adam 为前西德20世纪60、70年代国家赛艇队 教练（也为Ratzburg赛艇学院的创始人），他提倡回桨时充分收腿，躯干前倾幅度相对较小，拉桨时注重长蹬腿（滑座滑动距离80cm），倒体幅度却不大；DDR 式为前东德的技术风格，这种技术风格回桨时下肢幅度相对较小，躯干充分前倾，拉桨时注重倒体（滑座滑动距离为72cm）［18］。这2种技术的共同特点是强调下肢和躯干的同步发力，这样会使发力曲线相对饱满，提高推桨效率［17］。尽管各国赛艇技术都是介于4种赛艇技术风格之间，但是2种德系技术风格也成为技术发展的2个重要参照。

图6 前东、西德赛艇技术风格示意及发力曲线图［17］Figure 6.Rowing Technique Styles and Corresponding Force Curves in Former West and East Germany

赛艇生物力学中不可忽视的一块是器材的研发。尽管现代最早的赛艇测功仪（Gjessing）诞生在挪威［5］，但是Steinacker等人第一次研发出可以测量并显示Gjessing 测功仪功率的仪器［38］，推动了早期德国赛艇监控测试的量化评价。赛艇船厂Empacher于1972年率先进行赛艇材料的改进（由木质船改进为纤维加强塑料船），并由此开启了世界赛艇的Empacher时代，此品牌目前为国际比赛最受欢迎的品牌［24］。“德国学者”、“德国技术”和“德国船”无疑是世界赛艇生物力学的一股重要力量。

4 训练学

训练是一个不断“刺激”与“适应”的过程，一方面，需要通过生理学和生物力学的测试了解运动员的反应；另一方面，需要对训练负荷进行记录，以明确什么样的训练负荷导致了什么样的生理学和生物力学反应。训练过程又是一场科学实验，教练员通过不断实施训练内容来探究运动员的反应［28］。三十几年来，德国赛艇一直坚持训练这场“科学实验”的严谨性，训练记录方面采用标准的记录格式（图7），真实详细记录每名运动员实际训练内容，测试评价方面采用固定的科研人员（三十几年来固定2 名科研人员，20世纪80年代为Hartmann，此后一直为Volker Grabow）和测试方法。尽管这三十几年来部分仪器（如测功仪，1983—1997年为Gjessing，此后为Concept）和测试方法（如多级测试）在不断改变，但是为了保证测试数据的延续性和可比性，Hartmann和Grabow 等人通过研究求得不同设备或方法之间的换算公式，如PConcept2C（W）＝1.33×PGjessing－83（W）［7，11］。

图7 德国赛艇协会标准化训练记录示意图［31］Figure 7.Scheme of Training Documentation in Rowing from German Rowing Association

计划性和系统性同样是德国赛艇对待训练这场“科学实验”的态度。在奥运备战过程中，根据周期计划、年度计划和阶段计划的安排来安排测试计划。图8 是德国赛艇全年最大测试和多级测试的示意图，每4～6周安排一次多级测试，监控有氧能力的变化，每年安排4～6 次最大测试，监控专项能力的变化。一些训练学的重大发现正是在这样的长期和系统的训练记录和监控测试过程中发现的。

图8 德国赛艇全年2 000 m 最大划功率（Pmax）和有氧功率（Psbm，即P4）变化示意图Figure 8.Scheme of Yearly Development of Power in 2 000m Rowing and at Threshold in Germany

在1988年的第5 届欧洲运动医学大学会上，Hartmann做的有关高水平赛艇训练的报告获得了大会最佳报告，世界对德国赛艇训练从此有了一个较为全面的了解。此报告来源于Hartmann 20 世纪80年代在前西德赛艇国家队负责的科研工作，相关成果先后以博士学位论文和期刊论文的形式被世界所了解［10，14，15］。成果当中对世界赛艇科学具有重要意义的要属对德国赛艇年度训练负荷的统计（表2）和不同训练方法手段的强度特征（表3）。根据对运动员实际训练负荷的详细统计，Hartmann发现水上专项训练的主体负荷为低强度的有氧长划（血乳酸＜2 mM），即使在比赛期，这部分强度的训练比例也＞70%。这个发现与当时西德很多权威文献并不相符，运动员在实际训练过程中并未完全遵循教练员的强度要求，而是自行选择了一种相对轻松的强度，这样降低了运动员实际训练的整体负荷，带来了前西德男子八人艇在1988年奥运会上的夺冠［15］。大量低强度的有氧长划带来的是有氧能力的提高，二级测试结果显示，运动员的P4 值逐年提高［15］。不仅如此，Hartmann还根据实际测试情况列出了赛艇不同训练方法和手段对应的血乳酸和心率反应，有助于赛艇训练更具针对性。给出优秀赛艇运动员在不同时期、不同强度的训练量的比例，并提供相应的训练方法和手段，是Hartmann对世界赛艇科学的一个重要贡献。

表2 前西德赛艇国家队（1985—1988年）水上训练负荷分布［14，15］一览表Table 2 Training Load Distributions of On－Water Rowing in Former West Germany（from 1985to1988）

表3 不同赛艇训练方法和手段的强度特征［14，15］一览表Table 3 Intensity Character of Training Methods in Rowing

5 德国流遭遇英国流

德国赛艇在以往参加的22 届奥运会中共获得66 枚金牌和119 枚奖牌，这一骄人战绩是其他国家不可比肩的。广泛的群众基础、合理的组织结构和扎实的体育科研是其背后的主要原因。然而，雅典奥运会后，德国赛艇逐渐受到英国等国家的冲击（图1）。从外部来看，首先是因为英国举办2012年奥运会，加大了对赛艇项目的经济投入［2］，并由此吸引了世界优秀教练员和科研人员，增加了对赛艇项目的科研力度；其次，世界赛艇科学的交流与融合提高了各国赛艇的竞技水平，蚕食了德国的优势地位。从内部来看，首先是德国赛艇人才的流失，一批优秀的青年赛艇运动员（U19和U23世锦赛的奖牌运动员）被吸引到美国读书（2005年统计在美就读的女子运动员就约20人）［28］；其次，德国赛艇内部仍存在不同流派，训练理念仍存在分歧（如不同组采用不同的多级测试；图4）。20 世纪后30年，德国赛艇依靠对有氧能力的认识和大量低强度的有氧训练占据了世界赛艇强国地位，如今，重视有氧能力和低强度有氧训练已成为世界各国赛艇训练的共识，英系国家在最近十几年加强了赛艇无氧训练［3］和动作训练［23］的研究，世界赛艇在历经近半个世纪后再次回归群雄逐鹿的局面。

在世界赛艇强国中，德国是少数几个没有聘请过外籍教练员和科研人员的国家之一。德国几十年来的领先地位一方面造就了一批本土优秀教练员和科研人员（或者反之），为德国赛艇的兴盛提供了源源不断的人力资源；另一方面，这种优势心理也可能滋生了其保守主义思想。相比之下，英国赛艇在备战伦敦奥运会过程中则体现出了“海纳百川”的一面。英国赛艇男子组主教练Juergen Groebler为前东德国家队教练，亲自执教运动员参加11 届奥运会取得10枚金牌，其中6 枚来自1991年以后执教的英国队。Groebler在英国的成功也可以视为前东德赛艇科学在英国的传承与创新。英国赛艇女子和轻量级组主教练Paul Thompson为原澳大利亚国家队教练，2000年执教澳大利亚女子赛艇队取得历史首枚金牌，2001年任英国国家赛艇队教练，伦敦奥运会英国赛艇新增的3 枚金牌全部来自女子项目。Valery Kleshnev为前苏联赛艇生物力学专家，1998—2004年在澳大利亚国家体育科研所工作，2005年在英国国家体育科研所工作并定居英国，目前为世界最具影响力的赛艇生物力学专家，为多个国家提供赛艇生物力学的测试和评价服务。除此之外，以英国国家体育科研所（English Institute of Sport，EIS）为代表的科研机构和以Steve Ingham 和Alison H.McGregor代表的学者分别在生理学和生物力学方面为世界赛艇科学英国流的崛起做出了重要贡献。

6 赛艇科学德国流对我国赛艇的启示

1987年聘请首位德国籍外教（Joachim Ehrig）是我国赛艇科学训练的一座里程碑。有关低强度有氧训练对于赛艇专项能力的重要性、有氧能力的评价方法以及血乳酸测试在赛艇项目中的应用等重要信息都是通过Ehrig介绍进入我国。这些赛艇科学的信息大大推动了我国赛艇的科学化进程。然而，德国赛艇的三大支柱［群众基础，训练体系（包括教练培训体系），科研力量］却恰恰是我国赛艇科学化进程中所欠缺的，德国赛艇目前存在的问题（人才流失和理念分歧）恰恰又是我国借由体制优势可以解决的。因此，从近期发展来看（如备战奥运会），我国赛艇可以通过聘请著名外籍教练，整合世界赛艇科学知名专家的力量，并配以高水平的科研力量，短期内提高我国赛艇的科学化训练水平。从长期发展来看，我国赛艇则需要制定长期和系统的发展规划，构建教练员培训体系，加强教练员的理论培训，依托国外专家的力量培养本土科研力量，并逐步扩大赛艇项目在我国的群众基础。

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