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伊犁马速步赛血气指标、分段速度和步态特征变化规律研究

作　者: 孟军
导　师: 姚新奎; 余雄
学　校: 新疆农业大学
专　业: 草业科学
关键词: 伊犁马 1000m 速步血气指标分段速度步态特征体型结构肢体角度
分类号: S821.83
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以昭苏马场伊犁马为研究对象，主要研究了伊犁马1000m 速步赛中马匹运动前后血气指标、运动中分段速度、步态特征、肢体角度等指标的变化规律，并比较分析了其差异性及各指标和速度之间的相关性。同时对分段速度和全程速度进行线性回归拟合，对马匹单步周期的各肢体角度变化和运动进程进行了非线性拟合，并将拟合出的数学模型参数和速度之间进行偏相关分析。结果如下：通过对伊犁马在1000m速步训练赛运动前后静脉血血气指标的分析比较，运动前后静脉血中PvCO₂、PvO₂、HCO₃^-、TCO₂、SvO₂和Glu变化不明显（P>0.05）。血液pH值、BE和Ca²⁺在赛后即刻均显著降低（P<0.05），但经15min休息后都基本回升到静止水平。K⁺、Hct和Hb在赛后即刻均显著增加（P<0.05），但经15min休息后都基本回降到静止水平。血液pH值与BE和HCO₃^-呈极显著的正相关（P<0.01），与TCO₂浓度呈显著的正相关（P<0.05），Hct、Hb与pH、PvCO₂和HCO₃^-呈极显著的负相关（P<0.01），与K⁺呈极显著的正相关（P<0.01）。以上结果表明：伊犁马在1000m速步训练赛过程中，马匹机体内有缩水、血液浓缩现象。静脉血中BE、TCO₂、HCO₃^-、Hct、Hb对酸碱平衡均有一定的调节作用，Na⁺、K⁺和Ca²⁺对机体的运动具有一定的调节作用。通过对1000m速步赛各分段速度特征的分析，各分段速度存在着一定的差异，适当调节最快分段速度出现在后半程可以有效地提高整个赛程的速度；简单相关分析表明1000m速步赛时，中途直道保持较高的速度，是赢得比赛的根本保证。在马匹专项成绩十分接近的情况下，提高最后的冲刺能力，往往能在比赛中取胜，说明次极限加速能力对于1000m速步赛来讲相当重要。训练过程中，根据分段速度特征和回归模型，训练师和骑手合理地安排各50m分段跑的速度可以有效地提升马匹的成绩。步频和步幅两个动态参数相互依存，其中一个参数的改变就会导致另一个参数的改变，速度也就会相应发生改变，因此，只有两者达到最佳组合时赛马才能发挥出最大的速度。在1000m速步训练赛过程中，直道和弯道中步频和步幅均与各速度参数之间呈显著相关或极显著相关（P<0.05，P<0.01），在直道上要求在保持步频的同时步幅适当加大；而在弯道中步幅对速度的影响较步频小，在此阶段中增大步频对提高速度更为有利。在弯道中，后蹄高为影响速度的主要因素之一，需要在训练过程中提高后蹄高度，而在直道过程中前蹄高对速度的影响更大（P<0.05）。体高及体长与全程速度之间呈极显著正相关（P<0.01）。胸围率和体躯指数与全程速度之间呈负相关关系，且体躯指数与速度参数之间负相关性显著（P<0.05）。伊犁马训练赛中第一次测试速度显著性低于第二次结果（P<0.05），极显著低于第三次测试结果（P<0.01）。随着训练时间的推移，大多分段速度相关性系数都明显增加且呈显著或极显著的分段增多，说明通过体能及技术训练能够使与速度相关系数最大的分段前移，马匹能够在较长时间中保持高速运动，从而有效地提高全程的速度。通过对伊犁马速步赛肢体角度变化研究中发现肘角、前飞节角、前球节角、髋关节角、膝角、后飞节角、后球节角这７个角的伸展度大，绝对值离散性大，其余角度的稳定性较好。前球节角伸展度、膝角最大伸展和膝角伸展度与速度之间存在着相关关系，其中前球节角伸展度与速度呈显著性正相关（P<0.05），膝角最大伸展和膝角伸展度与速度存在极显著正相关（P<0.01）。训练中有效地提高前球节角和膝角的伸展度可以有效的提升马匹的速度。膝角和后飞节角变化反映了马匹速步赛中发力及缓冲的能力，适度调节可以有效的保证马匹的有效力量和马匹的健康。建立肘角、前飞节角、前球节角、髋关节角、膝角、后飞节角、后球节角7个角度数学模型并对函数的参数与速度进行偏相关分析，得到结果：（1）肘角拟合方程f（x）=a1*exp（-（（x-b1）/c1）^2）+a2*exp（-（（x-b2）/c2）^2），参数范围：a1（85.58¹66.4）、b1（-0.111⁰.894）、c1（0.1226⁰.637）、a2（85.26¹91.5）、b2（-0.01256¹.228）、c2（0.1259⁰.9603），其中参数b2与速度之间存在极显著负相关（P<0.01）；（2）前飞节角拟合方程f（x）=a1*exp（-（（x-b1）/c1）^2）+a2*exp（-（（x-b2）/c2）^2），参数范围： a1（163.6²25.7）、b1（-0.07799⁰.5377）、 c1（0.1108⁰.3692）、 a2（134¹95.7）、 b2（-0.02651⁰.554）、c2（0.08363⁰.3347），其中参数a1与速度之间存在显著正相关（P<0.05）；（3）前球节角拟合方程f（x）=a0+a1*cos（x*w）+b1*sin（x*w），参数的范围：a0（171.5²15）、a1（-9.664⁵0.35）、b1（-65.43^-16.74）、w（7.585¹2.1），其中参数a0与速度之间存在显著正相关（P<0.05），b1与速度之间存在显著负相关（P<0.05）；（4）髋关节角拟合方程f （x）=a0+a1*cos（x*w）+b1*sin（x*w），参数范围：a0（56.27⁸2.97）、a1（-8.13¹6.3）、b1（-17.66⁴.778）、w（10.51²1.56），其中参数a1、b1与速度之间存在显著正相关（P<0.05），a0与速度之间存在显著负相关（P<0.05）；（5）膝角拟合方程f（x）=a0+a1*cos（x*w）+b1*sin（x*w）+a2*cos（2*x*w）+b2*sin（2*x*w），参数范围： a0（-112.2^-86.04）、a1（-16.11²5.32）、b1（-24.24¹0.84）、a2（-6.337¹2.27）、b2（-11.83⁹.804）、w（9.599¹5.29），其中参数a0与速度之间存在极显著正相关（P<0.01），b1、w与速度之间存在显著正相关（P<0.05），a1与速度之间存在显著负相关（P<0.05）；（6）后飞节角拟合方程f（x）=a1*exp（-（（x-b1）/c1）^2）+a2*exp（-（（x-b2）/c2）^2）+a3*exp（-（（x-b3）/c3）^2），参数范围：a1（50.32¹60）、b1（0.3034⁰.9274）、c1（0.07915⁰.573）、a2（69.52¹45.8）、b2（-0.1911⁰.2057）、c2（0.1024⁰.5043）、a3（38.24³60.4）、b3（-0.201¹.035）、c3（0.07889⁰.3748），其中参数b1、c2与速度之间存在显著负相关（P<0.05）；（7）后球节角拟合方程f（x）=a1*exp（-（（x-b1）/c1）^2）+a2*exp（-（（x-b2）/c2）^2），参数范围： a1（153.7²98.3）、b1（-0.2573⁰.5958）、 c1（0.09009⁰.5694）、 a2（143.1²71.9）、 b2（-0.2939⁰.5441）、c2（0.09069⁰.7245），所有参数与速度之间均无相关性。从数学模型的拟合度和参数与速度的偏相关分析的结果发现高斯方程拟合度较高，傅立叶函数更接近运动的实际情况。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章文献综述  10-45
  1.1 马的进化与驯化  10-11
    1.1.1 马的动物学分类  10
    1.1.2 马的进化  10-11
    1.1.3 马的驯化  11
  1.2 马产业的概述  11-15
    1.2.1 传统马业  12
    1.2.2 传统马业的特点  12
    1.2.3 传统马业的贡献  12-13
    1.2.4 传统马业的衰落  13
    1.2.5 现代马业的产生  13
    1.2.6 世界马业的发展现状  13-14
    1.2.7 中国马业的发展现状  14-15
  1.3 国内外优良的速步马  15-20
    1.3.1 国外优良的速步马品种  15-18
    1.3.2 国内优良的速步马品种  18-20
  1.4 血气分析  20-25
    1.4.1 血气分析技术的发展  21-22
    1.4.2 动物检测常用血气分析指标  22-25
  1.5 分段速度的应用及步态特征分析  25-27
    1.5.1 分段速度分析的应用  25-26
    1.5.2 步幅与步频分析  26-27
  1.6 运动捕捉技术及其运用  27-34
    1.6.1 运动捕捉技术的发展  27-29
    1.6.2 运动捕捉系统的分类  29-30
    1.6.3 运动捕捉系统的应用  30-34
  1.7 马的运动系统及运动时的机械作用  34-44
    1.7.1 骨  34-35
    1.7.2 马体全身骨骼  35-37
    1.7.3 骨连接  37-40
    1.7.4 肌肉  40-42
    1.7.5 马运动和站立时的机械作用  42-44
  1.8 本研究意义与目的  44-45
第2章伊犁马 1000m 速步训练赛各阶段静脉血中血气指标变化研究  45-52
  2.1 研究对象与方法  45-46
    2.1.1 试验动物  45
    2.1.2 方法  45
    2.1.3 统计学处理  45-46
  2.2 结果与分析  46-49
    2.2.1 不同运动阶段静脉血中血 pH 值和各项血气指标变化  46
    2.2.2 不同运动阶段静脉血中 Na~+、K~+和 Ca~(2+)的浓度变化  46-47
    2.2.3 不同运动阶段静脉血中 Glu、Hct 和 Hb 的浓度变化  47-48
    2.2.4 1000m 速步训练赛过程中静脉血中各血气指标的相关性分析  48-49
  2.3 讨论  49-51
    2.3.1 1000m 速步训练赛对伊犁马静脉血中血 pH 的影响  49
    2.3.2 静脉血中 Na~+、K~+和 Ca~(2+)对伊犁马机体的影响  49
    2.3.3 1000m 速步训练赛对伊犁马静脉血中 Hct 和 Hb 浓度的影响  49-50
    2.3.4 马静脉血和动脉血中各血气指标的比较  50-51
  2.4 小结  51-52
第3章伊犁马 1000m 速步训练赛分段速度和步态特征的研究  52-72
  3.1 研究对象和方法  52-54
    3.1.1 研究对象  52-53
    3.1.2 试验设备  53
    3.1.3 试验方法  53
    3.1.4 统计方法  53-54
  3.2 结果与分析  54-64
    3.2.1 分段速度分析  54-58
    3.2.2 步态特征分析  58-62
    3.2.3 训练对分段速度的影响研究  62-64
  3.3 讨论  64-70
    3.3.1 分段速度对马匹速步性能的影响  64-66
    3.3.2 步态特征对马匹速步性能的影响  66-68
    3.3.3 训练对马匹速步性能的影响  68-70
  3.4 小结  70-72
第4章伊犁马速步训练赛中肢体角度变化特征及数学模型的初步研究  72-87
  4.1 材料与方法  72-75
    4.1.1 数据采集  72-73
    4.1.2 标尺  73
    4.1.3 图像解析  73-75
    4.1.4 数据分析  75
  4.2 结果与分析  75-83
    4.2.1 肢体角度的离散性  75-76
    4.2.2 肢体角度数学模型的建立  76-80
    4.2.3 肢体角度及其数学模型参数与速度相关性分析  80-83
  4.3 讨论  83-85
    4.3.1 肢体角度变换对速度的影响  83
    4.3.2 肢体角度变化与缓冲的关系  83-84
    4.3.3 数学模型建立函数选择及意义  84-85
  4.4 小结  85-87
第5章总体结论和展望  87-90
  5.1 结论  87-88
  5.2 展望及有待于进一步研究的问题  88-90
参考文献  90-98
附录  98-111
致谢  111-112
作者简介  112

伊犁马速步赛血气指标、分段速度和步态特征变化规律研究

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