苜蓿產業技術國際專利態勢分析

邢 穎， 董 瑜，楊艷萍

（1.中國科學院科技戰略咨詢研究院，北京 100190；2.中國科學院文獻情報中心，北京 100190）

近年我國畜牧業特別是奶業快速發展，但是苜蓿（Medicago sativa L.）需求缺口巨大，2014 年進口苜蓿干草88.4萬t，居全球第2位 （江影舟等，2016）；我國苜蓿的創新成果、技術和產品尚不能滿足產業快速發展的需要，缺乏產業升級的突破性成果和關鍵性技術（孫啟忠等，2013）。近年我國對苜蓿產業的發展越來越重視，出臺了多項政策對苜蓿業的發展進行支持和調控。如2012年中央一號文件決定啟動 “振興奶業苜蓿發展行動”。2015年中央“一號文件”明確要求“支持苜蓿等飼草料種植”。農業農村部2015年印發《關于進一步調整優化農業結構的指導意見》《關于促進草食畜牧業加快發展的指導意見》《2015年畜牧業工作要點》等，提出一系列發展飼草料產業體系的指導意見。

目前針對苜蓿產業研發態勢的研究主要是定性的文獻回顧，應用定量的文獻計量方法開展的相關研究很少，且基本是從研究論文的角度對國內的苜蓿研發態勢和熱點進行分析，如楊文靜等（2016）和張小甫等（2017）利用文獻計量和社會網絡分析了國內苜蓿研究的熱點。此外，還有少量研究針對牧草的論文和專利開展了文獻計量研究（楊景寧等，2017；張燕飛等，2017；鄭海朋等，2017）。綜合來看，現有研究欠缺針對苜蓿且覆蓋國際發展態勢全局的專利分析。本研究以苜蓿為研究對象，圍繞苜蓿種植、加工、利用等農產品與飼料產業鏈上的相關技術進行國際專利態勢分析，重點針對總體研發態勢、主要技術領域、研發熱點，及主要國家、重要機構的研發產出與布局開展深入分析，全面揭示苜蓿相關產業技術的專利研發態勢，為我國草牧業發展與技術創新管理決策提供參考。

1 研究方法

本研究主要綜合利用了基于專利數據的文獻計量分析方法和比較分析、內容分析等定性分析方法對苜蓿產業技術的專利態勢進行研判。專利數據的文獻計量分為專利數據采集，包括制定檢索式、數據下載和清理，及專利數據分析兩大步驟。專利數據分析采用了科睿唯安公司的Derwent Data Analyzer （DDA）、DI （Derwent Innovation）和Dialog公司的Innography等工具，分別對專利數量的年度變化、專利申請的國家分布、苜蓿產業鏈各技術領域的專利數量和主題、主要專利研發機構及核心專利進行了統計分析、聚類分析和圖譜分析。

研究利用 “關鍵詞+IPC國際專利分類號”的策略構建了苜蓿產業技術相關專利的檢索式：TS=（Alfalfa or Medicago or Lucerne or"purple medic"or burclover or medick)and IP=（A23K*or A01G*or C12N*or C05G*or A01N*or A01H*or A01P*or A01C*or C12R*or C05F*or C07K*or A01B*or C12Q*or A01D*or A01F*or A23N*or A01M*or A01K*or C05D*or C07H-021/04)not IP=（B09C*）。

2 數據來源

本研究利用了多個專利數據庫，包括科睿唯安的 DII（Derwent Innovation Index）數據庫、DI數據庫和Innography數據庫。首先制定檢索式在DII數據庫中進行檢索，分析過程中再將獲得的數據集導入DI數據庫和Innography數據庫分別進行檢索及相應的分析。這些數據庫在數據收錄范圍、加工方式、清洗程度、同族數據等方面存在差別，因此數據量會略有差別，但不影響分析結果的總體趨勢。其中，DII數據庫中的專利是以專利家族為單位統計的。一項專利家族是具有共同優先權的在不同國家或國際專利組織多次申請、多次公布或批準的內容相同或基本相同的一組專利文獻，包含一件或多件專利。DI數據庫和Innography數據庫中的專利以單件計量。

3 分析結果

3.1 專利申請宏觀態勢分析 本研究從DII數據庫共檢索得到專利家族5266項，從DI數據庫獲得22208件專利，從Innography數據庫獲得15797件專利。

3.1.1 專利申請數量年度變化 專利優先權是申請人在一個《保護工業產權巴黎公約》締約國首次提出申請后，可以在一定期限內就同一主題向其他締約國申請保護，其在后申請可被視為是在首次申請的申請日提出的。因此專利申請的優先權年基本可以反映一項專利技術的產生時間。5266項苜蓿相關同族專利按優先權年來看總體呈增加趨勢（圖1），數量的變化大體分為3個時間段，與楊春和王利明（2011）關于苜蓿產業發展趨勢的判斷相近。從1963—1995年，專利數量較少，年均不超過100項。1996—2004年，專利數量呈先快速上升，后保持穩定，每年接近300項的態勢。同期，專利申請人數量經統計也大幅增加，從85個增長到566個，專利活動發展迅速（專利申請人數量對應的時間為申請年）。2005—2014年，專利數量和專利申請人數量再次快速上升，到2014年分別達到751項、1057人，10年增長了約一倍左右。

圖1 苜蓿專利家族數量和專利申請人的時間分布

3.1.2 專利優先權國家 由于專利申請人通常會在其所在國申請專利后，再利用優先權申請國外專利，因此專利申請人優先權所屬國的數量分布大體可以反映各個國家在該領域的技術實力。統計苜蓿相關專利的優先權國家，結果見圖2。以美國為優先權國的專利數量最多，有2547項專利；中國位居第2，有1415項專利。

圖2 優先權專利擁有數量排名前10的國家

3.2 技術領域與技術主題分析

3.2.1 專利技術領域分布 根據IPC國際專利分類號的含義，所獲專利可以分別歸入育種、栽培農藝、病蟲草害防控、肥料、收獲儲藏加工的工藝與設備、飼料與飼養6個技術領域，各領域所對應的IPC分類號和專利家族數量見表1。數據顯示，苜蓿育種相關專利占專利數量的最大部分，有2534項專利，占專利總數的48.1%；以苜蓿為飼料或利用苜蓿飼養各種畜禽水產動物和病蟲草害防控相關專利分別列第2、3位，占29.0%和19.8%；總體來說，育種領域由于受到近年生物技術迅猛發展的推動而擁有較多的專利產出。

表1 主要技術領域覆蓋的IPC國際專利分類號及專利家族數量

3.2.2 各技術領域專利數量年度變化 分析6個技術領域的專利家族的優先權年分布 （圖3）顯示，育種領域與其他領域在時間發展趨勢上差別較大，從1996年開始專利數量急劇上升，2004年左右有所波動，此后繼續大幅上升。由于育種領域專利數量最多，因此該領域的專利時間趨勢在很大程度上影響了苜蓿總體的專利數量時間分布。其他領域的專利數量也基本從1996年之后有明顯增加，但增加幅度明顯低于育種領域。其中，飼料領域和病蟲草害防控領域的專利數量在2009年之后大幅上升，飼料領域在2014年接近育種領域的專利數量。

圖3 主要技術領域專利家族數量的年度趨勢

3.2.3 各技術領域專利優先權國家 分析優先權專利最多的10個國家6個技術領域的專利數量，結果顯示：育種領域美國、加拿大和中國是擁有優先權專利數量排名前3位的國家；栽培農藝領域中國、美國和前蘇聯是排名前3位的國家；病蟲草害防控領域美國、加拿大和歐洲是排名前3位的國家；肥料領域是中國、美國和加拿大；收獲加工工藝與設備領域是美國、中國和前蘇聯；飼料與飼養領域是中國、美國與前蘇聯。美國與中國分別在不同領域表現突出。美國主要的優勢在育種、病蟲草害防控和收獲加工工藝與設備領域；中國主要的優勢在飼料與飼養、肥料和栽培農藝領域。

3.2.4 技術熱點主題 利用DI數據庫的聚類和可視化功能繪制技術熱點主題聚類分布圖，并結合對專利內容的判讀分析相關專利的熱點主題。其中，育種領域的研究熱點最多最集中，熱點主題主要是轉基因育種方面的技術。包括核苷酸編碼基因與啟動子、提高氮吸收利用相關基因的分離與應用、生物量相關核酸序列、農桿菌介導等遺傳轉化方法。栽培農藝領域的研究熱點主要是貧瘠土地種植方法和種子生產技術，病蟲草害防控領域的研究熱點是除草劑和植物生長調節劑。收獲加工工藝及設備領域的研究熱點主要是收獲打捆設備與方法、干燥脫水加工的設備與方法、青貯微生物、種子包被技術與包衣劑。飼料領域主要是各種功能的飼料配方。

3.2.5 核心專利的技術領域布局 Innography數據庫的專利強度指標是根據專利權利要求數量、引用先前技術文獻數量、專利被引用次數、專利家族情況、專利申請時長、專利年齡、專利訴訟等十余個專利價值相關指標計算得到，反映了專利價值或專利重要程度。苜蓿相關專利中，專利強度在9～10的核心專利共有240件，占Innography數據庫檢索到的全部專利的1.1%。240件專利強度大于9的核心專利中，超過半數為育種相關專利，共136件，占77.3%，數量遠超其他技術領域。病蟲草害防控技術領域有50件核心專利，占28.4%，排第2位。飼料與飼養領域有27件核心專利，排第3位（表2）。

表2 各技術領域專利強度大于9的核心專利數量

3.3 專利申請機構分析

3.3.1 主要專利申請機構 苜蓿相關專利的申請機構見表3。全球排前20位的專利申請機構中，大型跨國公司是最主要的專利申請主體，杜邦、巴斯夫、孟山都、陶氏益農、拜耳公司和先正達公司分別位列第1～6位，共占專利總量的25.4%。此外，美國CERES公司和科氏農藝服務公司分別占據第9、14位。其他12家機構為研究機構和大學，主要來自中美兩國。其中隸屬中國的機構有中國農業科學院、中國農業大學和中國科學院，分別排在第7、11和12位。隸屬美國的機構為美國加利福尼亞大學、康奈爾大學等。俄羅斯、加拿大和法國也分別有3家機構排入前20位。大型跨國農業技術公司最近紛紛開展整合、兼并，由于數據下載分析時期公司整合兼并尚未發生，因此本研究仍以之前的公司為分析對象。

表3 專利家族數量/項排名前20的重要專利申請機構

選取專利數量較多的專利申請機構，同時綜合考慮專利申請機構的國家分布和機構性質，確定對杜邦等10個專利申請機構進行重點分析。

3.3.2 主要專利申請機構的技術領域布局 統計主要專利申請機構各技術領域的專利數量，利用比較優勢指數可分析不同專利申請機構分別在6個技術領域中的比較優勢。計算公式如下 （王婷等，2011）：

RCAij=（Xij/Xi）/（Xj/X）；

式中：RCAij為某專利申請機構i在j子技術領域的專利比較優勢指數，Xij為專利申請機構i在j子技術領域的專利數，Xi為專利申請機構i的專利數量，Xj為子技術領域j的專利總量，X為全部技術領域的專利總量。若結果中RCAij＞1，則表示該專利申請機構在該子技術領域具有比較優勢；RCAij＜1，則表示該專利申請機構在該子技術領域不具有比較優勢，RCAij接近1則表示比較優勢或劣勢不明顯。該指標剔除了專利申請機構專利數量波動和不同領域專利數量波動的影響，可以較好地反映一個專利申請機構某一技術領域的專利數量與全體專利申請機構某一技術領域平均水平比較的相對優勢。計算結果見表4。

表4 主要專利申請機構在各技術領域上的比較優勢指數

數據顯示，在育種領域，孟山都、美國加州大學、杜邦、巴斯夫和先正達的比較優勢明顯，表明這5家機構相對全部專利申請機構在育種領域的專利數量布局上具有更大的相對優勢。在栽培農藝領域，3家中國機構相對其他機構具有明顯的數量比較優勢。在病蟲草害防控領域，陶氏益農、拜耳、先正達和巴斯夫具有明顯的比較優勢，比其他機構更重視該領域的專利申請。在肥料領域，中國科學院、中國農科院比較優勢較明顯。在收獲加工工藝設備領域，中國農業大學優勢十分明顯。在飼料與飼養領域，只有中國農業大學相對全體專利申請機構具有一定的數量比較優勢。

對比分析6大跨國公司和3家中國機構熱點專利主題的結果顯示，6大跨國公司的專利基本覆蓋了育種和病蟲草害防控領域和牧草青貯加工的微生物菌制劑；熱點研究主題較多集中在轉基因技術相關的核苷酸編碼基因與啟動子、提高氮吸收利用相關基因的分離與應用、生物量相關核酸序列，以及除草劑等幾個主題方向上。中國農科院、中國農業大學和中科院3家機構的專利主要分布在栽培農藝、收獲加工工藝及設備、飼料與飼養等領域，在育種和病蟲草害防控領域的分布很少；較集中的熱點主題主要是苜蓿在干旱、鹽堿地和貧瘠地的種植方法，耐非生物脅迫等。

3.3.3 主要專利申請機構的技術實力 基于Innography數據庫，主要專利申請機構擁有的專利強度大于9的核心專利數量的統計結果見表5。在10家公司與機構中，核心專利基本上均隸屬于6大跨國公司所有。其中，孟山都最多，達33件；其次是杜邦，有17件；巴斯夫、先正達、陶氏益農和拜耳的核心專利數量均小于或等于5；美國加州大學有1件。3家中國機構中，中國農業科學院和中國科學院在Innography數據庫沒有檢出數據。中國農業大學的40件專利中沒有專利強度大于9的核心專利，其主題是改進苜蓿種子質量和體積的方法。

表5 主要專利申請機構擁有核心專利的數量

4 結論

通過對苜蓿種植、加工、利用產業鏈上主要技術的專利申請與布局態勢進行分析，得出主要結論包括：（1）苜蓿產業專利產出近年快速發展。（2）苜蓿育種技術領域的專利申請數量及核心專利數量最多，轉基因相關技術是數量最多、最集中的研發熱點主題。（3）美國和中國專利數量領先，技術布局各有側重。（4）重要專利申請機構主要來自美國、德國和中國，大型農業跨國公司是最主要的專利申請主體。

基于以上結論，建議：（1）抓住我國發展畜牧業的歷史機遇，大力推動苜蓿等重要牧草生產、利用的專利研發、申請和運營，提升苜蓿產業技術實力，支撐產業的創新發展。（2）重點加強育種、病蟲草害防控、收獲儲藏加工等關鍵技術領域的研發布局，保持在飼料與飼養領域的技術研發優勢。（3）引導研究機構、大學與企業根據自身研發基礎與優勢，調整研發領域布局，促進企業與研究機構、大學開展全產業鏈布局的技術合作。