《Journal of Functional Morphology and Kinesiology》：External Load During Warm-Up and Early-Match Running Performance of Starting and Substitute Football Players: A Within-Player Comparison
编辑推荐：
中文摘要翻译
目的：本研究旨在：(1) 比较职业足球首发球员与替补球员热身期间绝对及相对外部负荷；(2) 描述两组球员比赛前15分钟的后续跑动表现；(3) 量化两种角色下热身（WU）外部负荷的运动员内变异性。方法：研究人员使用10 Hz GPS设备对16名职业
中文摘要翻译
目的：本研究旨在：(1) 比较职业足球首发球员与替补球员热身期间绝对及相对外部负荷；(2) 描述两组球员比赛前15分钟的后续跑动表现；(3) 量化两种角色下热身（WU）外部负荷的运动员内变异性。方法：研究人员使用10 Hz GPS设备对16名职业男足运动员（瑞士乙级联赛）在13场正式比赛（106次观测）中进行监测。首发球员完成标准化约25分钟场内热身，而替补球员则进行循环式边线热身。研究人员对同一批球员在两种比赛入场条件下（首发与替补）的比赛前15分钟及三个连续5分钟区间（0–5、5–10和10–15分钟）的跑动表现进行了分析。结果：与替补球员相比，首发球员的热身时长显著更长（p < 0.001；d = 3.5），总距离在绝对和相对指标上均更大（p < 0.001，d = 6.6；p < 0.001，d = 5.1），最大速度更高（p < 0.001；d = 1.4）。然而，替补球员在19.8–25.2 km·h?1速度区间内覆盖的距离在绝对和相对指标上均更大（p < 0.05，d = 1.3；p < 0.001，d = 3.6）。在0–15分钟整体比赛时段内，两组球员的外部负荷无显著差异。然而，分区间分析显示，替补球员在最初0–5分钟时段内执行的减速次数（p < 0.05；d = 0.5）、19.8–25.2 km·h?1速度区间覆盖距离（p < 0.05；d = 0.79）以及冲刺距离（p < 0.05；d = 1.24）均显著更多。结论：替补球员热身几乎所有外部负荷指标的变异性均显著高于首发球员，但加速和减速次数的变异性略高或相同。
论文解读
一、研究背景与目的
现代足球以高频次、间歇性和重复性高强度动作为典型特征。比赛中球员需执行约1200次非周期性且不可预测的活动变化，通常每3至5秒发生一次，包括冲刺、加速、减速、踢球、运球、跳跃和抢断等。大量证据表明，83%的进球之前至少伴随一次爆发性动作，如直线冲刺、高速变向、跳跃或其组合。英超联赛七个赛季（2006–2013）的纵向研究显示，高强度跑动距离增加了约30%，高强度动作次数增加了约50%，反映出当代足球对身体能力要求的持续提升。
2021年国际足联（FIFA?）将每场允许的换人次数从3人增至5人，这一规则变革使替补球员的角色和表现受到更多关注。已有研究表明，替补球员在登场后的前5分钟内，其总距离和高速度距离均高于随后任意5分钟区间；且替补球员每分钟相对高速度跑动距离高于首发球员和全场球员。然而，既往研究多聚焦于替补球员相对首发球员及全场球员的外部负荷描述，对可能影响这些表现结果的准备过程——尤其是热身环节——关注不足。首发球员通常完成约30分钟结构化热身，强度渐进递增且赛前流程明确；而替补球员则遵循更具变异性、依赖比赛情境的准备流程，常经历长时间且不可预测的等待期后才进入比赛。热身完成与竞技活动之间的间隔同样影响后续表现：20分钟休息后跳跃表现约下降15%，40分钟不活动后跳跃表现下降约20%、冲刺表现下降约6%。此外，替补球员热身期间高速度跑动需求极低，在19.8–25.2 km·h?1速度区间内覆盖距离不足2 m·min?1，且无冲刺（>25.2 km·h?1）动作。这些准备环节的差异可能影响球员入场后的生理准备状态及高强度动作执行能力。
基于上述背景，本研究旨在：(1) 比较首发与替补球员热身期间绝对及相对外部负荷；(2) 描述两组球员热身结束后比赛前15分钟的外部负荷累积情况；(3) 通过变异系数（CV）量化并比较两组热身外部负荷的组间变异性。研究人员假设：首发球员因热身结构更规范、时长更长，其热身期间累积的绝对外部负荷将高于替补球员；替补球员热身外部负荷变量的变异性将大于首发球员；比赛参与前15分钟的整体外部负荷在两组间相当，但三个连续5分钟区间内会出现差异。
二、研究方法概述
研究于2024–2025赛季在瑞士乙级联赛（Challenge League）一支职业球队中进行，共收集13场正式比赛的时间—运动数据。样本包括16名球员（年龄=26±5岁；身高=180±6 cm；体重=74±6.6 kg），所有球员均以首发和替补两种身份参赛，分别贡献7场首发和11场替补的数据。共获得106次GPS观测数据，其中首发70次（来自7场比赛）、替补36次（来自9场比赛）。排除标准包括：仅监测外场球员（排除守门员）；上半场入场的替补球员不纳入分析；上场时间不足15分钟的球员予以排除；仅纳入在两种条件下（首发和替补）均至少完成一场比赛的球员；球队以少于11人完赛的比赛从数据集中剔除。
外部负荷采用10 Hz GPS设备（Apex Pro, STATSports, Newry, Ireland）监测，连接20颗卫星，该设备在团队运动移动需求测量中已被证明具有可接受的效度和信度。获取的变量包括：总覆盖距离（TDC，米）；19.8–25.2 km·h?1速度区间覆盖距离（DC 19.8–25.2 km·h?1，米）；冲刺（定义为速度>25.2 km·h?1持续至少1秒，当速度降至冲刺阈值的80%以下时终止）；冲刺次数（#SPR）；加速次数（#ACC，>3 m·s?2）；减速次数（#DEC，<3 m·s?2）；最大速度（Vmax，km·h?1）。除Vmax外，所有变量均以绝对值和相对值（每分钟暴露量）表示。统计分析采用配对样本t检验比较首发与替补条件间的差异；采用单因素重复测量方差分析（ANOVA）评估各组内三个连续5分钟区间跑动表现变量的差异，显著主效应采用Bonferroni校正的事后两两比较；以变异系数（CV = SD/mean × 100）量化每位球员在每种条件下热身观测的运动员内变异性。显著性水平设为p < 0.05，效应量采用配对Cohen's d，并按Hopkins提出的阈值进行解释：微小（0.00–0.19）、小（0.20–0.59）、中等（0.60–1.19）、大（1.20–1.99）、非常大（≥2.00）。
三、研究结果
3.1 首发与替补球员热身的比较
首发球员与替补球员的热身方案在多项外部负荷变量上存在显著差异。替补球员热身时长显著更短、TDC在绝对和相对指标上均更低、Vmax更低（均p < 0.001；d范围 = ?6.6至?1.4）。替补球员绝对#ACC也显著更少（p < 0.001；d = ?1.6），但相对#ACC及绝对和相对#DEC无显著差异（p > 0.05）。相反，替补球员热身期间DC 19.8–25.2 km·h?1在绝对和相对指标上均显著更大（均p < 0.05；d范围 = 1.3至3.6）。冲刺距离和#SPR在绝对和相对指标上均无显著差异（均p > 0.05）。
3.2 热身结束后首发与替补球员在三个5分钟区间的进展比较
在0–15分钟整体时段内，两组球员在大多数跑动变量上无显著差异（均p > 0.05；d范围 = ?0.3至0.75）。然而，将15分钟划分为三个连续5分钟区间后，出现了若干时间特异性差异：首发球员在5–10分钟区间内TDC显著更大（p < 0.05；d = ?0.93），而0–5和10–15分钟区间无显著差异。相反，替补球员在10–15分钟区间内#ACC显著更多，在最初0–5分钟区间内#DEC、DC 19.8–25.2 km·h?1和冲刺距离均显著更大（p < 0.05；d范围 = 0.5至1.24），后续5–10和10–15分钟区间未检测到组间差异。任何5分钟区间内#SPR和Vmax均无统计学差异。
3.3 替补与首发球员热身的变异性
替补球员热身时长变异性显著高于首发球员。TDC在绝对和相对指标上的变异性均以替补球员更大。绝对#ACC变异性替补略高于首发，而相对#ACC变异性两组相同。绝对#DEC变异性替补略高，而相对#DEC变异性首发略高。DC 19.8–25.2 km·h?1在绝对和相对指标上的变异性均以替补更大。冲刺距离在绝对和相对指标上的变异性均显著高于首发。#SPR在绝对和相对指标上的变异性同样显著高于首发。Vmax在两组中均表现出低变异性，但替补略高于首发。
四、讨论与结论
本研究的主要发现是：尽管替补球员的准备过程受到时间和空间限制，但其热身方案在减速和冲刺相关变量上与首发球员无显著差异，且包含更多高速度跑动，而时长、总距离、加速次数和最大速度则较低。此外，虽然比赛参与前15分钟的累积外部负荷在两组间相似，但替补球员在入场后最初5分钟内执行了更多#DEC、覆盖了更多19.8–25.2 km·h?1距离和冲刺距离，并在10–15分钟区间内执行了更多#ACC。
首发球员热身TDC和绝对#ACC更高的原因主要在于热身时长差异——首发热身约比替补长6分钟（23 vs. 17.0分钟），时长增加34%，从而累积了更大的外部负荷。首发球员更高的#ACC可能还归因于更多比赛特定活动的纳入，如小场地比赛、战术练习和位置特定情境训练，这些活动需要频繁的速度和方向变化，比分析性热身任务产生更大的加速需求。首发球员Vmax更高可能与可用活动面积有关——较小的活动区域通常导致较低的峰值速度。替补球员尽管热身时长更短，但在19.8–25.2 km·h?1区间覆盖了更大距离，这可能与替补热身空间受限有关：有限空间减少了达到更高Vmax或执行频繁加速任务的机会，使球员在高速跑动区间而非最大冲刺速度区间累积了更大比例的跑动距离。
比赛前15分钟整体外部负荷无组间差异，提示两种热身方案可能均提供了充足的机械刺激。替补球员在入场后最初5分钟表现出更高强度活动，可能与其战术角色有关——替补球员常作为战术干预被引入以改变比赛动态、增加进攻输出或在关键阶段维持身体强度，因此可能在入场后立即采取更具攻击性的活动模式。与既往研究中替补球员总距离、高强度跑动距离和冲刺距离均高于被替换球员及全场球员的发现不同，本研究仅考察比赛参与的前15分钟以隔离热身的潜在影响，方法学差异可能解释结果的不一致。
热身变异性方面，替补球员在总距离、高速跑动距离、冲刺距离和冲刺次数上的CV显著高于首发球员，而#ACC、#DEC和Vmax的CV在两组间相当。替补热身时长变异性高达首发球员的7倍，且替补球员在单场比赛中可能执行多达3次再热身，加之替补准备本身受比赛动态、换人时机、战术要求和教练决策等情境因素影响而固有地不可预测，共同导致其热身外部负荷的高变异性。冲刺相关变量CV超过300%，反映低频率冲刺动作和大量接近零值所伴随的高变异性，因此首发与替补之间冲刺距离和#SPR无显著差异应理解为未检测到差异而非等效性证据。
本研究的局限性包括：样本量较小且来自单一职业球队，仅涉及外部负荷指标，可能限制结果的推广性；未考虑场上位置和战术角色；未纳入比赛状态、对手实力、战术角色和换人时机等情境因素；GPS衍生变量仅量化外部负荷，未直接评估球员表现，无法捕获技术、战术和有效性相关方面。
研究结论指出：首发和替补球员表现出不同的赛前热身外部负荷特征，首发球员累积了更大的热身时长、总距离、加速需求和最大速度暴露；替补球员则获得了更多高速度跑动暴露，并在多项其他高强度移动变量上与首发相当，表明其更短且受限的热身方案可能在上场前提供了充分的机械刺激。比赛参与前15分钟内两组累积外部负荷无差异，但替补球员在入场后特定5分钟区间内执行了更多高强度动作。替补热身变异性更大，尤其体现在冲刺相关变量上，反映了替补准备的情境约束。实践意义方面：替补热身应优先安排高强度活动以在有限时间内复现关键物理刺激；为替补提供更大的热身区域可能有助于更好地复制首发热身的身体需求；入场前立即进行最终再热身可能有利于替补球员满足高强度战术角色的要求；实时外部负荷监测有助于确保替补球员在上场前获得适当且一致的机械刺激，提高替补准备的一致性和有效性。
