递增负荷运动对大学生心肺耐力的影响

莫伟彬，李国峰，李明亮

心肺耐力是评定人体体质健康的重要核心要素之一，是机体内通过心脏泵血和肺呼吸推动血液循环向机体输送营养物质和氧气的能力，从而满足各种人体生命活动物质和能量代谢的需要［1－2］。是与呼吸、体温、脉搏、血压并列为第5大生命体征［3］。大学生正处在青少年与成年人之间的生理期及走向社会发展的过渡期，大学生体质健康是国家和民族健康的未来保障。近年来青少年学生体质健康监测研究显示，青少年群体的身体素质整体呈下降趋势，其中心肺耐力素质的下降尤为明显［4］。因此，为进一步完善大学生体质健康水平，本研究通过测定大学生心肺耐力（CRE）指标，提供有效的数据和分析，了解大学生体质水平特征，提升青少年学生体质健康和实践应用价值。

1 研究对象

按照自愿参加的原则，选取广西师范大学体育专业男生20名，普通专业20名为受试对象，经PAR－Q《体力活动准备问卷》进行筛查，受试者要求无严重的心血管病、慢性病或代谢性疾病等症状。通过测量运动前血压的结果表明，实验者在运动前血压均在正常范围之内。基本情况如表1所示。

2 研究方案

测试场地：广西师范大学体育与健康学院，体质测量与评价实验室。测试方案：本实验结合Balke方案和Bruce运动负荷试验设计，运用德国Cortex MetaMax 3B－R2便携式气体代谢分析仪、德国h／P／cosmos Pulsar跑台、Polar心率带等仪器监控心率和测定心肺耐力（CRE）指标（肺活量、最大摄氧量绝对值、潮气量和每分通气量等指标），同时采用美国ActiGraph生产的三轴体力活动监控仪测试运动及训练过程中的能量代谢情况。和Polar心率表观察心率的变化。运动终止标准：①心率达到最大心率（220－年龄）；②呼吸困难、头晕、极度疲劳和脸色苍白等。③受试者达到最大能力，提出停止测试；④摄氧量出现平台，具体运动方案见表1。

表1 受试者基本信息

表2 跑台运动方案

3 统计处理

4 结果与分析

4.1 递增负荷运动试验中各组运动员心率的变化

由表3可知，在递增负荷运动试验中，普通专业测试者在第4等级心率达到189.8±4.9次／分钟终止了运动，从各等级来看，体育专业与普通专业测试者在递增负荷运动中心率的变化显上升的趋势；普通专业运动员各等级心率与体育专业测试者相比具有差异性（P＜0.05或P＜0.01）。

表3 各等级运动员心率变化情况（单位：次／分钟）

4.2 递增负荷运动试验中各组运动员最大摄氧量（VO2max）变化

从表4中可以看出，在递增负荷运动试验中，不同强度测试者的VO2max是不同的。随着运动强度的递增运动员的VO2max也随之增加；从各等级来看，普通专业试验者运动强度达到13 km／h时VO2max最大。体育专业试验者在15 km／h时VO2max最大。体育专业测试者的VO2max均比普通专业者要高，体育专业、普通专业测试者VO2max绝对值均值之间具有差异性（P＜0.05）

表4 各等级运动员VO2max绝对值变化情况（L／min）

4.3 递增负荷运动试验中各组运动员潮气量（VT）的变化

从表5中可以看出，各专业测试者在不同等级中其VT值都有所不同，随着运动强度的增加，不同等级的VT值出现上升的趋势，对于体育专业而言，2和3等级阶段VT值上升较明显，普通专业测试者在3等级阶段VT值上升较明显。从不同专业测试者比较来看，普通专业测试者每等级VT值均比体育专业测试者要低（P＜0.05）。

表5 各等级运动员VT变化情况（L）

4.4 递增负荷运动试验中各组运动员每分通气量（VE）的变化

由表6可知，随着运动强度的增加，不同等级的VE值出现上升的趋势；对于体育专业而言，等级4和5阶段VE值上升较明显，普通专业测试者在4等级阶段VE值上升较明显。从不同专业测试者比较来看，普通专业测试者每等级VE值均比体育专业测试者要低（P＜0.05或P＜0.01）。

表6 各等级运动员VE变化情况（L／min）

4.5 递增负荷运动试验中不同专业运动员能量代谢（MET）的变化

由表7可知，安静状态下普通专业测试者MET值高于体育专业测试者（P＜0.05），随着运动负荷强度的增加体育专业与普通专业MET值也随之上升。体育专业和普通专业在等级4 MET值上升较明显；从不同等级测试者比较来看，普通专业MET值均比体育专业测试者高，其中在等级2、3和4阶段普通专业测试者与体育专业测试者比较均有差异性（P＜0.05或P＜0.01）。

表7 各等级运动员MET变化情况

5 讨论

1.递增负荷运动试验对大学生心率的影响

心率是指人体在安静时心脏每分钟跳动的次数，正常范围为60～100次／分钟。心率受年龄、性别和其他生理因素的影响。在运动中心率的快慢与运动负荷强度密切相关。唐浩轩［5］研究表明，心率的变化可以反映出人体机体能量代谢水平、运动强度或水平以及机体恢复状况。窦丽等［6］对大学生进行12周高强度间歇训练后，增加了大学生最大心率和安静时心率，结果表明高强度间歇训练对机体心脏产生了很好的刺激，促进了新陈代谢。肖刚［7］研究发现，心率是运动强度的客观指标，在步行、慢跑和中速跑中心率都显著加快，但增加到一定程度后心率增速放缓。本研究发现，普通专业测试者在递增负荷运动试验中心率增长速度比较快，当普通专业测试者运动强度达到13km／h，心率达到189.8次／分钟而终止了运动，而体育专业测试者继续运动到15km／h，心率达到190.5次／分钟。表明心率的增加与运动强度密切相关。

2.递增负荷运动试验对大学生心肺耐力指标的影响

心肺耐力是指机体在长时间进行不同强度活动时利用氧的能力，它是评定人体体质健康的重要核心要素之一，是机体内通过心脏泵血和肺呼吸推动血液循环向机体输送营养物质和氧气的能力，从而满足各种人体生命活动物质和能量代谢的需要［8］。而影响心肺耐力指标有最大摄氧量、每分通气量、潮气量、肺活量、心率和心输出量等生理指标。最大摄氧量（VO2max）是指人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时，单位时间内所能摄取的氧量，是评定人体心肺功能、有氧工作能力和科学选材的重要指标［9］。研究发现，不同的运动负荷机体内VO2max、VT、和VE有着不同的变化。顾婷婷等［10］研究发现，普通大学生苗鼓运动干预后VO2max显著增加，提高心肺功能。黄熙瑜［11］研究发现，Cross Fit的高强度力量训练能改善健康成年男子的最大摄氧量。本研究发现，第一等级各组测试者VO2max较低，但随着运动强度的递增运动员的VO2max也随之增加；到了第四等级普通专业测试者运动强度达到13 km／h时VO2max最大，体育专业测试者在第五等级跑台速度达到15 km／h时VO2max最大。表明VO2max达到一定水平后不再提高，这可能与最大摄氧量受遗传因素影响密切相关［12］；同时也表明长期的运动训练增强了心肌收缩力和氧的运输能力，从而提高心肺功能。

每分钟通气量（VE）是指机体每分钟吸入或呼出的气体总量，是潮气量同呼吸频率的乘积（每分通气量＝潮气量×呼吸频率），受运动员性别、年龄、运动项目以及训练水平等因素影响。潮气量（VT）指机体在每一呼吸周期中，吸入或呼出的气量。山秋丽等［13］研究表明，长期参加体育锻炼能提高肺通气机能，改善心肺功能。汪莉莉等［14］研究发现，间歇跑台训练对女子篮球运动员的潮气量、呼吸频率和每分钟通气量有显著提高。本研究发现，随着运动强度的增加，不同等级的VT和VE值出现上升的趋势，各测试者在第三等级阶段VT值上升较明显。而VE值在第四等级上升较明显。普通专业者跑到第四等级（13 km／h）就停止了运动而体育专业测试者跑到第五等级（15 km／h）。表明体育专业测试者具有较高的运动心肺功能。

3.递增负荷运动试验中不同专业运动员能量代谢（MET）的变化

能量代谢是指各种能源物质在机体内进行分解代谢过程中所伴随着的能量释放、转移和利用。而代谢当量主要反映机体能量水平和运动强度的客观指标，它主要受不同的运动项目、强度、时间或机体内肌肉活动量、环境温度、能量供给方式及途径等因素有关。Rosenberger等［15］研究发现，运动强度大时总能量消耗也大，其产生的乳酸强大的能量消耗高于乳酸强度低的，其脂肪氧化分解也有所差异。梁华伟等［16］研究发现，间歇性训练能改善大学生心肺功能和能量代谢当量，从而提高运动耐量。吕文璇等［17］研究发现，大学生进行苗鼓运动与6km／h快步走之间代谢当量没有显著变化。本研究发现，安静状态下普通专业测试者代谢当量值高于体育专业测试者（P＜0.05），随着运动负荷强度的增加体育专业与普通专业代谢当量值也随之上升。体育专业和普通专业在等级4代谢当量值上升较明显，而体育专业者能跑到5等级。提示大学生能量代谢当量的高低与经常参加体育锻炼及运动强度密切相关。