我國棉花機械化技術專利分析研究

支麗平 趙曉曉

摘 要：本文統計了1999—2017年我國棉花機械化技術領域申請專利的情況，并從專利申請趨勢、申請人類型、國省分布、IPC技術構成、法律及運營等方面對棉花機械化技術進行了分析。最后，從加強科研力度、完善相關政策、專利技術交叉許可等方面提出了幾點建議，以提升我國棉花生產機械化技術的整體水平。

關鍵詞：棉花；機械化；專利分析

中圖分類號：S233.75；G306 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0037（2018）7-44-7

DOI：10.19345/j.cxkj.1671-0037.2018.07.013

Abstract： The information about the application of patent in the field of cotton mechanization technology in China during 1999—2017 was statistically summarized， and the mechanization technology of cotton was analyzed from the trend of patent application， the type of applicant， the distribution of countries and provinces， the constitution of IPC technology， the law and operation. Finally， some suggestions were put forward to improve the overall level of the mechanization technology of cotton production in China from the aspects of strengthening the scientific research， improving the relevant policies， and the cross licensing of patent technology.

Key words： cotton； mechanization； patent analysis

1 引言

《全國農業機械化發展第十三個五年規劃》指出，“十二五”期間，我國農業機械化發展迅速。但目前我國棉花機械化水平仍然較低。近年來，我國更加重視糧食安全，“減棉增糧”的農業政策使得棉花產業面臨很大的挑戰，其機械化程度低于小麥、玉米、水稻、大豆等農作物[1-2]。我國棉花種植面積持續減少，總產量持續下降，生產成本上升，棉花質量不斷下滑。黃河和長江流域產棉區生產機械化進程緩慢，耗費了大量的人力和物力。新疆棉花產區的機械化水平較高，基本實現了棉花從種植到收獲的全過程機械化[3]。

棉花機械化生產正面臨前所未有的挑戰，同樣面積的棉花和其他農作物相比耕種耗費工時多2～3倍，尤其是在夏收夏種和秋收秋種這兩個農忙季節，勞動力緊張，分工不明確更會影響棉花的產量。由于傳統的棉花耕種方式生產成本高、加工效率低，難以滿足市場的需求，導致棉花市場供需不平衡。使用棉花機械化設備能提高產棉率和加工效率高，棉籽質量好，棉花產量高。因此，應采用現代化發展理念和經營形式提升、推進、引領我國棉花生產向機械化、集約化、規模化方向發展。機械化、集約化、規模化發展不僅有利于擴大生產規模、提高生產效率，也有利于規避棉花生產波動所引發的風險。

通過分析現階段棉花加工機械化專利技術存在的優勢和劣勢，充分利用好我國棉花機械化發展的有利環境，爭取棉花播種、移栽、收獲、加工等全過程都實現機械設備自動操作。個體研究者、企業、高等院校、科研單位、機關團體等要增加對棉花機械化技術的研發力度，提高我國農業機械化技術的整體水平，增強我國企業在棉花產業方面的市場競爭力[4-6]。

2 數據來源與專利檢索

2.1 數據來源

文中所采用的數據主要來自incopat專利信息檢索網，該網站專門服務于各行各業的專利信息檢索需求，能夠有效地對專利數據進行多角度、全方位的分析。

根據incopat專利數據庫給出的有關棉花機械化技術的數據進行分析，將關鍵詞和邏輯關系詞結合組建檢索式，在incopat專利數據庫中獲得專利信息數據。需要說明的是，由于發明專利從申請到授權大概需要3年時間，專利錄入數據庫也有一定延遲，故在此只采用了2017年之前的數據，另外，1999年以前的專利轉移數據非常少，為更深入、精準地分析我國棉花機械化專利工作，本文采用1999—2017年的統計數據作為研究樣本。

2.2 專利檢索式

棉花機械化是關于棉花產業的綜合機械化設備的推廣與應用，并涉及生產、加工、制造過程中的技術研究。棉花機械化不但能擴大我國棉花生產規模，并且能提高各項科學技術在棉花生產中的應用率。棉花機械化生產技術主要包括機械化整地、機械化栽培、機械化種苗、機械化移植、機械化追肥等；棉花機械化加工技術包含堆垛技術、儲存技術、棉模技術、籽棉清理技術、軋花技術、棉花加濕技術、皮棉清理技術、打包技術、棉包質量檢測技術、剝絨技術等；棉花收獲時一般使用氣吸式或摘錠式的采棉機。

將棉花機械化技術領域設計成檢索要素表和專利檢索表達式，如表1所示。

棉花機械化專利檢索表達式為：

TIAB=（棉AND（育苗OR種苗OR播種OR移栽OR培育OR栽培OR移植OR種植OR耕種OR追肥OR植保 OR采摘OR收獲OR脫絨OR采棉OR軋花OR加濕OR粉碎OR回收OR采收OR剝絨OR清理OR打包）AND（機械OR自動OR聯動OR非手工）

3 棉花機械化技術專利分析

3.1 專利申請趨勢分析

通過申請趨勢圖能夠從宏觀層面了解棉花機械化技術在各時期的專利申請熱度變化。由圖1可知，在1999年，申請量為23件。1999—2008年，專利申請量增長速度較慢，棉花機械化技術發展緩慢；2008—2010年，連續3年專利申請量基本保持不變，增長速度保持穩定。2010—2013年，增長速度最快。2013年專利申請量達到233件，在最近20年中達到最大值。2014年申請量有小幅度減少，但并不影響整體增加的趨勢。我國棉花機械化技術的專利申請量越來越多。

由圖2可知，中國專利技術總申請量約為1 674項，實用新型專利申請量為1 014件，占申請總量的60.57%，所占比重最大；發明專利申請量為652件，占申請總量的38.95%；外觀設計專利8件，占申請總量的0.48%。從數量比例上來看，實用新型專利明顯多于外觀設計專利，我國比較看重實用新型技術的發展，例如機械打頂技術、棉籽脫絨技術、棉花清理技術等。由于外觀不是影響棉花加工設備工作效率的主要因素，所以外觀設計申請量最低。棉花機械化技術專利的研發力度在不斷增強，反映了棉花生產機械化在我國受到了越來越廣泛的關注。

3.2 主要申請人類型分析

表2展示的是棉花機械化主要專利申請人類型的分布（僅統計中國專利）。通過該分析可以明晰棉花機械化技術的類型，并通過對棉花機械化技術的主體性質、研發實力和研發目的的分析了解該技術更偏向基礎研究還是商業應用，定位技術在產業鏈中的位置以及可能的運營模式，為進一步找出在產業內影響力大的、不同類型的棉花生產機械化技術提供依據。值得關注的是，企業申請專利量是870件，約占申請總量的一半；個體研究者專利申請量是663件，約占申請總量的1/3；科研單位179件，大專院校是176件，均約占申請總量的1/10。說明企業更重視有關棉花生產機械化技術的研究，個體研究者相對次之，科研單位和高等院校的研發力度相差不大，機關團體的研發力度最小。進一步表明棉花機械化技術的研究更偏向商業應用，企業通過加大對棉花機械化的研發力度降低勞動成本，擴大生產，提高生產、加工、收獲等效率，為企業創造更大的經濟效益。用機械設備取代人力勞動是我國棉花產業的必經之路，擴大棉花機械化技術的應用范圍十分重要。

3.3 區域統計分析

3.3.1 各國專利申請量統計。圖3展示的是棉花機械化技術領域中，不同國家和地區的專利申請量分布情況。通過該分析可以了解不同國家的棉花機械化在我國技術創新過程中的活躍情況，從而發現主要的技術創新來源國和重要的目標市場。中國申請量為1 872條，占比是68.95%，位居國內專利申請第一位，蘇聯、英國、美國、日本、韓國的申請量相差不大。從數量上看，我國是最大的棉花加工市場，棉花的進口量和出口量均位居世界前列。我國是人口大國，對棉花的需求量自然大，而且我國棉紡織業最近幾年發展迅速，帶動了棉花機械化技術的發展。

為了保持我國棉花產量的穩定，政府也制定了很多優惠政策。但是對棉農的補貼政策還存在很多需要改進的地方，與美國等西方發達國家相比仍存在很大差距。我國棉花補貼資金總額逐年增加，補貼種類也不斷增多，但畝均棉花補貼的標準依舊偏低。只有提高棉花種植的經濟效益，保障棉農的基本利益，才能保障我國棉花生產的持續發展[7-9]。

3.3.2 各省市專利申請量分析。圖4展示的是棉花機械化技術在中國省級行政區域的分布情況（僅統計中國專利）。通過該分析可以了解到在中國申請專利保護較多的省區市是江蘇省、新疆維吾爾自治區、山東省和浙江省，這跟棉花的生長環境有很大關系。棉花是喜熱作物，對水分條件有要求，但授粉期和收獲期忌多雨、喜光照，因此氣候干燥但水源充沛的區域最適合栽種棉花。尼羅河谷地和三角洲、烏茲別克、美國以及中國新疆天山以南區域等都是種植棉花的首選地[10]。

棉花產區分布的影響因素不僅有氣候環境還有社會需求，長江流域棉花產量大的主要原因就是社會需求量大。我國黃河下游的東部沿海地區，降水較少，晴天多，光照充足，有利于棉花的生長，所以山東省和浙江省的棉花產量比較大。總之，江蘇省、新疆維吾爾自治區和山東省、浙江省棉花機械化技術的申請量比其他省區市多的決定性因素是棉花的生長環境。我國棉花機械化技術研究者應該充分利用好這個有利條件，在這幾個省份加大科研力度，對棉花進行集中式的種植、采摘，利用機械化技術提高工作效率，從實際上改善當前棉花勞動力短缺、勞動成本上漲、棉花種植成本增加的局面。對棉花加工設備進行多次實地實驗，增強實用性，促進棉花產業高效、高能、低耗的全面發展[11-12]。

3.4 技術分析

3.4.1 申請趨勢分析。圖5展示的是棉花機械化在不同技術方向專利申請量的分布情況和發展趨勢。分析各階段的技術分布情況，有助于了解特定時期的重要技術分布，挖掘近期的熱門技術方向和未來的發展動向，有助于對行業有一個整體認識，并對研發重點和研發路線進行適應性調整。對比各技術的發展趨勢，有助于識別哪些技術發展更早、更快、更強。IPC分類號是A01D類的技術，與收獲有關，A01G類與園藝、栽培有關，A01C類與種植、播種、施肥有關。由圖可知：IPC分類號是A01D類的技術申請量從2000年開始快速發展，A01G類和A01C類從2002年開始發展，但數量上A01D類的技術專利申請量占絕對優勢。可見，涉及棉花收獲機械化的技術發展最早、最快，也更強，與棉花種植機械化、栽培機械化有關的技術發展相對較早，速度相對較快。D01G類與纖維的預處理、棉紡織行業有關，在1999—2007年處于技術發展的平穩期；2008年開始快速發展，申請量為18個，僅次于A01D類；2008—2017年屬于技術發展增長期，在2014年達到頂峰，為29個，申請量在2010—2015年高于A01G類；2015—2017年低于A01G類，但總體趨勢是上升的。

3.4.2 技術地市分布分析。圖6展示的是棉花機械化各技術方向在不同城市的數量分布情況（僅統計中國專利）。通過下面的氣泡圖，可以觀察出掌握重要技術方向的城市分布。氣泡越大表示專利數量越多，烏魯木齊的棉花機械化技術是73項，其中52項都是A01D類。石河子的棉花機械化技術是65項，A01D類有33項，A01C類有14項。烏魯木齊和石河子都位于新疆，新疆的土壤條件和氣候環境等都比較適合棉花的大面積種植，所以烏魯木齊和石河子對棉花機械化技術的研究更加深入，科研投入力度更大，針對棉花生產、加工、收獲的專利申請量也最多。

蘇州的棉花機械化技術是42項，其中19項都是D01G類，基本達到總量的一半。烏魯木齊、石河子、南京、上海、常州、昌吉、襄陽這7個城市都是A01D類遠遠高于其他類，而濟南、北京的A01D類和D01G類技術專利申請數量基本持平。并且觀察氣泡圖發現，A01D類附近的氣泡最大，說明我國對棉花采摘機械化技術的科研投入最大，取得的技術成果最為顯著。

3.4.3 IPC技術構成分析。如表3所示，A01（農業；林業；畜牧業）專利數量有194件，占比是44.68%。D01（天然或人造絲線或纖維；紡紗或紡絲）專利數量有63件，占比是16.64%。根據IPC分類號分析，有關人類生活必需品的申請量最多，占比達到49.79%，然后是紡織、造紙達到23.69%。充分說明棉花機械化技術的應用和推廣與人類日常生活是息息相關的，有助于加快棉紡織業的發展速度，提高行業效率。棉花生產機械化技術的核心內容一般包含機械播種、機械育苗、機械栽培、機械移栽、機械中耕追肥、機械植保、機械采摘、機械收獲、機械剝絨等。所以近幾年棉花加工機械化程度顯著提高，專利申請數量增長速度越來越快。

3.5 法律及運營分析

專利許可和轉讓是知識產權最主要、最基本的利用方式。用IPC分類號來分析專利轉讓與許可的技術構成情況，表3反映了我國棉花機械化技術專利轉讓量與許可量排名前10的情況，主要技術領域包括A01D、A01F、A01G、B65B。專利轉讓與許可量最多的都是A01D類（收獲；收割），轉讓量是104項，許可量是6項。其次是A01F類（脫粒；禾稈、干草或類似物的打捆），轉讓量是13項，許可量是2項。A01D類和A01F類均是有關棉花收獲機械化的技術；D01G類和B65B類跟棉花的加工處理有關，屬于棉花加工機械化技術；A01G類和A01C類跟棉花的采摘和栽培有關，屬于棉花生產機械化技術。同一類別的技術專利轉讓量比許可量多，轉讓量大概是許可量的3～6倍，而且轉讓量總體比許可量多。我國公司、個體研發者、高等院校等比較注重專利的對外轉讓，對外許可的專利數量則相對較少。

對外許可方式一般有獨占許可、全權許可（排他許可）、普通許可、分許可（再許可）。由表5可知，排名前8的許可人中有1個公司、4位個體研究者、2個研究所、1個高等院校，整體上個體研究者更注重棉花機械化技術的對外許可。許可數量最多的是常州市勝比特機械配件廠，涉及的業務主要有齒輪配件、軸類配件以及其他各種機械配件。該配件廠將專利許可給需要研發機械裝備的公司，完成公司之間的技術交流，推動機械化技術的進步，從而實現專利技術的有效應用。毛樹春是中國農業科學院研究員，對棉花的栽培技術和優質棉的科技服務研究貢獻很大，發表過很多有關棉花種植、培育的高水平文章，涉及棉花機械化技術的專利申請量很多。王禮華是攀枝花興中鈦業有限公司的法人代表，該公司主要從事機械設備的加工、玻璃鋼的防腐處理等業務。排名第8的江蘇工業學院（現名常州大學），位于江蘇省常州市，常州市比較注重機械設備的生產與加工，有很多大中小企業從事電器和機械制造、發動機改造等業務。受常州社會和市場環境的影響，江蘇工業學院（現名常州大學）的研究多為器件產業制造技術、機械制造技術、石油化工技術等。排名前8的許可人中有2個是研究所，集安人參研究所主要是針對作物的栽培技術進行研究，新疆農業科學院農業機械化研究所在農業機械化技術方面不斷追求創新，力求實現作物從播種到收獲的全程智能化管理，進而實現農作物的高效產出。

排名前8的被許可人全是公司，涉及的業務主要是機械配件、塑鋼包裝、棉花收割技術等。例如，常州市銳金輪機械配件有限公司、新疆賽諾特棉花機械科技有限公司、山東玉豐農業裝備有限公司，其業務都是機械化農業及園藝機具、機械零部件的制造和加工。南通御豐塑鋼包裝有限公司業務范圍涉及棉紡織品的生產、加工、銷售以及農業加工機械化設備的生產與制造，棉花加工與采摘的機械設備銷售等。吉林省瑞泰生物科技有限公司是生產有機肥料的企業，主要的研究領域是作物種植和追肥階段涉及的技術。山東潤豐種業有限公司是一家種子經營企業，該公司比較注重增強自主研發能力，其作為被許可人充分利用許可的技術，結合自身優勢研發了更多優質的農作物種子。新疆農業科學院農業工程公司從事的業務主要有農作物灌溉、農產品的保鮮儲存、機械加工制造、農用機械配件的制造等。被許可公司的主要業務大部分都與農作物的種植、澆灌、加工、收獲有關，我國的企業應該充分利用專利技術，發揮好各個行業的技術優勢。高等院校、科研單位、企業、機關團體、個體研究者等要加大對棉花加工機械化技術的研發力度，提高我國農業機械化的整體水平，增強我國企業的市場競爭力。

4 結論與建議

4.1 結論

提高棉花機械化水平，降低勞動成本，增加單位面積棉花產量是當今市場面臨的主要問題。我國人民生活水平的提高，人民幣的升值，以及生產資料的價格逐年上漲，使得棉花生產成本愈來愈高[13-14]。

棉花機械化技術的研究偏向商業應用，對基礎研究的投入較少。研究方向單一，忽略了基礎研究的重要性。

我國棉花生產領域分布不均勻，主要集中在黃河和長江流域以及新疆棉花建設兵團。其他地方產棉較少，近幾年棉花種植面積逐漸減少。