不同賽道維護方式對1 600 m速度賽伊犁馬步態特征和比賽成績的影響

馬超鑫，阿迪娜·吾斯曼，賈怡琪，陳 曉，孟 軍,2，曾亞琦,2，王建文,2，王川坤，姚新奎,2

(1.新疆農業大學動物科學學院，烏魯木齊 830052；2.新疆馬繁育與運動生理重點實驗室/新疆農業大學馬產業研究院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】目前賽馬、馬術活動已經在全國各地逐漸開展[1]。賽道表面狀況是影響馬匹比賽成績的一個重要因素[2-4]，研究不同賽道維護方式下馬匹步態特征和比賽成績的變化規律可以為伊犁馬的訓練、選種選育以及賽道維護提供理論依據?！厩叭搜芯窟M展】SymonsJE[5]研究發現，賽道表面的變化可能對馬匹產生影響，而賽道維護可以改變賽道表面的機械性能[6，7]，表面機械性能的變化會導致馬匹運動學和動力學[8]的變化，影響馬匹比賽成績。賽道維護會使賽道發生顯著的變化，主要會改變賽道的壓實度、緩沖能力，賽道維護后會降低快步時賽道對馬匹的峰值反力[6]。Crevier-DenoixN等[9]指出賽道表面硬度是導致馬匹肌肉骨骼損傷的一個重要因素，用于比賽和訓練的賽道表面和賽道狀況不同會導致馬匹受傷率以及受傷位置不同。與運動有關的肌肉骨骼損傷取決于肢體所受到的外部負荷，而施加在肢體上的地面反作用力受到賽道表面特性的影響?！颈狙芯壳腥朦c】現階段國內尚未研究過不同的賽道維護方法對馬匹運動學的影響，而國外對賽道的研究也主要集中在馬匹損傷、運動生物力學等。需研究賽道狀況的差異及分析馬匹的運動性能的差異?！緮M解決的關鍵問題】測定不同賽道維護方式下伊犁馬1 600 m速度賽步態特征和比賽成績，分析不同賽道維護方式下，伊犁馬步態特征和運動性能的差異，研究不同賽道維護方式對馬匹步態特征和比賽成績的影響，為伊犁馬的選種選育和賽道維護提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

選取伊犁哈薩克自治州昭蘇馬場8匹體尺、體重接近，3歲伊犁馬公馬為試驗對象，所有馬匹飼養管理一致，馬匹無疾病、無跛行，均由昭蘇馬場專業騎師策騎，所有騎師水平接近，比賽經驗豐富。試驗所用賽道是2 000 m橢圓形沙地賽道，由昭蘇馬場提供并維護。

1.2 方法

比賽開始前，對賽道進行不同程度的處理，使用硬度測量儀測量賽道的硬度，分組情況為：壓實組硬度(71.62±10.74)N/cm2、普通組硬度(18.94±3.16)N/cm2、耙地組(10.12±1.73)N/cm2各組硬度差異極顯著。在距離起點350 m的直道處、距離起點800 m的彎道處以及終點處賽道外側各架設一臺高速攝像機，用于拍攝馬匹各賽段的比賽視頻。所有攝像機均與賽道垂直，視野寬度10 m左右。終點處架設終點計時系統記錄馬匹比賽成績。組織馬匹和騎手到達指定位置并進行1 600 m測試。測試結束后將錄制好的視頻導入Kinovea視頻分析軟件，對馬匹在各賽段的比賽視頻進行分析，獲取馬匹在各賽段的步態特征。表1

表1 步態特征縮略表

1.3 數據處理

使用Excel2010對所有數據進行整理匯總，SPSS22.0對步態特征、比賽成績進行One-WayANOVA方差分析和LSD多重比較，結果以平均數±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 不同維護方式下比賽成績差異性

研究表明，不同賽道維護方式下各組1 600 m途程比賽成績差異未達到顯著水平(P>0.05)，壓實組馬匹比賽用時(152.29±7.10 s)最少，低于普通組(155.08±6.54 s)和耙地組(156.65±5.92 s)。

2.2 不同維護方式下步態特征差異性

2.2.1 不同維護方式下直道步態特征差異性

研究表明，不同賽道維護方式下直道馬匹步態特征存在一定差異。對于時間參數，后位后蹄支撐相耙地組(0.16±0.01 s)、普通組(0.15±0.01 s)極顯著高于壓實組(0.12±0.01 s)(P<0.01)，耙地組顯著高于普通組(P<0.05)；后肢間隔期壓實組(0.06±0.01 s)極顯著低于耙地組(0.08±0.00 s)和普通組(0.08±0.00 s)(P<0.01)；后肢雙支撐相、前位后蹄支撐相壓實組(0.05±0.01 s，0.11±0.01 s)極顯著低于耙地組(0.08±0.01 s，0.15±0.01 s)(P<0.01)，顯著低于普通組(0.07±0.01 s，0.13±0.01 s)(P<0.05)；后位前蹄支撐相、對角雙支撐相壓實組(0.12±0.01 s，0.06±0.02 s)極顯著低于耙地組(0.16±0.01 s，0.11±0.01 s)和普通組(0.15±0.01 s，0.09±0.01 s)(P<0.01)，耙地組顯著高于普通組(P<0.05)；前肢雙支撐相、前位前蹄支撐相壓實組(0.03±0.01 s，0.12±0.01 s)極顯著低于耙地組(0.06±0.01 s，0.16±0.01 s)和普通組(0.05±0.01 s，0.15±0.01 s)(P<0.01)；步頻壓實組(2.39±0.08 s)極顯著高于耙地組(2.18±0.05 s)和普通組(2.26±0.04 s)(P<0.01)，耙地組顯著低于普通組(P<0.05)。對于空間參數，雙支撐相步幅、總步幅、最大開張角度壓實組(193.33±17.15 s，592.10±47.71 s，112.00±4.47 s)極顯著高于耙地組(163.38±13.2 s，506.75±36.03 s，104.75±3.20 s)(P<0.01)，顯著高于普通組(176.05±16.86 s，536.48±33.84 s，108.25±1.75 s)(P<0.05)；前肢步幅壓實組(132.03±8.73 s)顯著高于耙地組(116.14±13.2 s)(P<0.05)；騰空期步幅壓實組(168.47±21.26 s)極顯著高于耙地組(125.84±17.29 s)和普通組(138.98±12.48 s)(P<0.01)。表2～3

表2 不同維護方式下直道步態特征時間參數的差異

表3 不同維護方式下直道步態特征空間參數的差異

2.2.2 不同維護方式下彎道步態特征差異性

研究表明，不同賽道維護方式下彎道步態特征存在差異。對于時間參數，后位后蹄支撐相、后肢間隔期、前位后蹄支撐相、后位前蹄支撐相、對角雙支撐相、前肢間隔期、前肢雙支撐相、前位前蹄支撐相、壓實組均極顯著低于耙地組和普通組(P<0.01)；后肢雙支撐相壓實組(0.05±0.01) s極顯著低于普通組(0.06±0.01)s(P<0.01)；對角間隔期壓實組(0.05±0.01)s極顯著高于普通組(0.03±0.01)s(P<0.01)，顯著高于耙地組(0.04±0.02)s(P<0.05)；騰空期、步頻壓實組極顯著高于耙地組和普通組(P<0.01)。對于空間參數，騰空期步幅壓實組(161.36±25.07)s顯著高于普通組(132.84±14.44)s(P<0.05)；最大開張角度壓實組(110.50±2.27)s顯著高于耙地組(105.88±4.70)s和普通組(105.89±3.59)s(P<0.05)。表4～5

表4 不同維護方式下彎道步態特征時間參數的差異

表5 不同維護方式下彎道步態特征空間參數的差異

2.2.3 不同維護方式下終點步態特征差異性

研究表明，不同賽道維護方式下終點步態特征存在一定差異性。對于時間參數，后位后蹄支撐相壓實組(0.12±0.01) s和普通組，(0.12±0.01)s極顯著低于耙地組(0.14±0.01)s(P<0.01)；后肢間隔期、前位后蹄支撐相、前肢雙支撐相、前位前蹄支撐相壓實組顯著低于耙地組(P<0.05)；對角間隔期壓實組(0.04±0.01)s極顯著高于耙地組(0.02±0.01)s(P<0.01)；后位前蹄支撐相壓實組(0.12±0.02)s極顯著低于耙地組(0.14±0.01)s(P<0.01)；對角雙支撐相壓實組(0.07±0.02)s極顯著低于耙地組(0.11±0.01)s(P<0.01)，耙地組(0.11±0.01)s顯著高于普通組(0.09±0.02)s(P<0.05)；步頻壓實組(2.33±0.09)s極顯著高于耙地組(2.16±0.06)s(P<0.01)，耙地組(2.16±0.06)s顯著低于普通組(2.28±0.12)s(P<0.05)。對于空間參數，后肢步幅壓實組(119.01±22.37)s顯著高于普通組(100.35±9.52)s(P<0.05)；雙支撐相步幅壓實組(173.26±9.05)s極顯著高于耙地組(144.71±24.78)s(P<0.01)，耙地組(144.71±24.78)s顯著低于普通組(162.86±10.61)s(P<0.05)；最大開張角度壓實組(105.75±2.43)s顯著高于耙地組(102.86±2.12)s和普通組(103.00±2.33)s(P<0.05)。表6～7

表6 不同維護方式下終點步態特征時間參數的差異

表7 不同維護方式下終點步態特征空間參數的差異

3 討 論

3.1 賽道維護對比賽成績的影響

影響馬匹比賽成績的因素有很多，包括馬匹的性別、年齡、負重、賽道、騎師、遺傳、比賽距離等[11-12]，而賽道表面狀況就是其中一個重要因素。Maeda Y等[13]研究發現，對于草地賽道，隨著賽道從堅硬變柔軟，比賽時間變長。Oikawa M等[14]研究發現，泥地賽道隨著賽道水分的增加，賽道變的越硬，比賽時間往往會變的更短。Setterbo JJ等[15]認為合成賽道表面更松軟，但是松軟性過高可能會影響馬匹比賽表現，主要反映在較低的比賽速度和步幅上。與研究結果趨于一致，雖然在不同賽道上未觀察到顯著差異，但是從數值上來看，壓實組比賽用時小于普通組和耙地組，普通組比賽用時小于耙地組，隨著賽道硬度的增加比賽用時有減小趨勢[16-18]。研究發現，隨著賽道硬度的增加，馬匹步幅和步頻呈增加趨勢，這從側面也證明，馬匹速度在較硬賽道上會更快，會縮短比賽時間。

3.2 賽道維護對步態特征的影響

步幅是步態特征重要的組成部分[19]，而步幅又受到騎師[20,21]、賽道狀況[22]和馬匹體型結構[23]的影響。賽道由于材料組成、含水量、壓實度的差異而具有不同的力學特性[24]，馬的整體姿勢可能會因賽道表面的差異而改變[25]，從而導致馬匹步態發生變化。改變賽道表面的硬度會影響肢體的運動學[26-28]。SetterboJJ等[15]研究發現耙地會降低賽道的硬度，導致賽道表面變得更加松軟，降低馬蹄和賽道表面碰撞時的沖擊力，耙地也會使賽道表面發生更大的形變，而耙地效果和耙地深度有關。與研究結果趨于一致，壓實組硬度極顯著高于耙地組和普通組，耙地組硬度極顯著低于普通組硬度。研究發現壓實組的步幅大于耙地組和普通組的步幅，普通組的步幅大于耙地組步幅，即隨著硬度的增加，馬匹步幅呈增加趨勢，與ChateauH等[29]研究一致，與較硬沙地賽道相比，馬匹在較軟的沙地賽道表面上步幅減小。RobinD等[30]在試驗室模擬研究中也發現，在較軟的人工合成賽道表面上的步幅比在較硬的沙地賽道小，可能是因為較軟沙地的賽道會發生更大程度的非彈性形變，此時較軟賽道給馬匹水平方向和垂直方向的反作用力小于較硬賽道的反作用力。垂直方向地面反作用力決定了騰空期的時間[31]，垂直方向力與騰空期呈正相關，因此在較軟賽道上，馬匹的騰空期變短，沒有充分的時間擺動肢體導致步幅減小。

運動通常用支撐相和擺動相來描述[32]。BurnJF等[8]研究發現，支撐相受到賽道表面的顯著影響，支撐相隨著賽道表面變形能力的增加而增加。與研究結果趨于一致，耙地組支撐相大于普通組和壓實組，普通組支撐相大于壓實組，即隨著賽道硬度的增加，馬匹支撐相呈減小趨勢。有研究發現沖擊有關的力和減速度與賽道硬度呈正相關[9]，與壓實組賽道相比，當馬在耙地組賽道上運動時，馬蹄受到的地面反作用力和減速度減小，在垂直方向上而言會導致馬蹄垂直位移增加；水平方向上，較軟的賽道更容易變形，抗剪切性較小，可提供的摩擦力也較小[33]，導致較軟賽道上馬蹄的水平位移增加。減速度的減小和蹄位移的增加會導致馬蹄從運動狀態減速到停止狀態的時間增加，通過步態時間參數呈現出來便是支撐相增加，與Munoz-NatesF等[34]研究趨于一致，較軟賽道表面導致馬蹄和地面的作用時間增加。擺動相，無論是直道、彎道、還是終點都未觀察到擺動相有顯著差異，與BackW等[35]研究趨于一致，擺動相不隨速度的改變而改變。騰空期是指馬匹的前位前蹄離地到后位后蹄落地的時間間隔。NorthroPAJ等[33]研究發現較硬的賽道可以在推進階段為馬匹提供更大的支撐，而在較軟賽道上，肢體施加相同的力的情況下，賽道表面變形更大，地面推進反作用力更小。而較小的反作用力將導致馬匹騰空期變短，與研究結果趨于一致，壓實組騰空期大于耙地組和普通組騰空期，隨著硬度的增加，騰空期有增加趨勢。壓實組步頻大于耙地組和普通組步頻，隨著硬度的增加，步頻有增加趨勢，可能是由于支撐相減小會使馬匹步頻增加，步頻越高，單支撐相越短[36]。ChateauH等[29]對速步馬的研究發現較軟賽道上的步頻大于較硬賽道上的步頻，與研究結果不一致，可能是由于馬匹的速度，步法，比賽類型不同而導致的，還需要進一步的研究。

4 結 論

壓實組馬匹步幅(直道(592.10±47.71) cm，彎道(563.50±38.09) cm，終點(586.09±73.34) cm)、步頻(直道(2.39±0.08) s-1，彎道(2.32±0.12) s-1，終點(2.33±0.09) s-1)較大，支撐相較短，比賽用時(152.29±7.10)s最少。隨著賽道硬度的增加，馬匹步幅和步頻呈增加趨勢，支撐相呈下降趨勢，騰空期呈增加趨勢，最大開張角度呈增加趨勢。因此在馬匹速度賽和選種選育過程中應考慮賽道的影響，以提高個體選擇的準確性。

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