農田殘膜撿拾設備專利技術分析

羅恒昌

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南鄭州 450046）

0 引言

地膜覆蓋具有保溫、保濕、保肥效果，因而獲得廣泛應用。但地膜難以降解，破損、風化后土壤中會留存大量殘膜。由殘膜造成的“白色污染”己成為當前農業生產中的突出問題之一[1]，因而有效清除土壤中的殘膜顯得尤為重要。目前，國內外普遍采用機械化撿拾設備來清理殘膜[2，3]，因此分析國內外殘膜撿拾設備專利技術，能理清該技術的專利申請整體態勢，梳理其中的技術熱點和發展方向，從而為相關單位的技術研發提供建議和依據。

為了對殘膜撿拾設備專利申請情況進行完整的分析，全面了解全球范圍內的專利申請情況，本文采用中國專利文摘數據庫(CNABS)進行中文專利檢索，并采用外文數據庫（VEN）進行外文專利檢索，檢索截止時間為2020年4月17日。

1 國內殘膜撿拾設備專利申請態勢分析

1.1 國內專利申請量趨勢分析

根據圖1，國內殘膜撿拾設備專利申請趨勢分為兩個階段：一是起步階段，在該階段，直到2012年國內殘膜撿拾設備的專利申請量一直維持在較低的水平，這與當時我國的知識產權事業以及國內農機化發展較慢有關。二是快速發展期，從2013年至今，我國殘膜撿拾設備的專利申請量呈直線增長，其原因在于：一方面，中央各部委從2012年開始相關政策試點工作，明確要求加強殘膜防治工作，在政策支持下，相關單位加大了對殘膜撿拾的研究；另一方面，該時期由于政府大力支持和宣傳知識產權，公眾充分認識到專利的重要性，專利申請積極性顯著提高。

另外，根據專利文本公開的特點及檢索截止時間，2019—2020年的數據不完整，雖然本文中的國內專利申請在這兩個年份呈現下降趨勢，但這并不意味著該領域專利申請量進入衰減階段。

1.2 國內主要省份以及申請人專利申請量分析

根據圖2，國內關于殘膜撿拾設備專利申請量最多的地區是新疆，共687件；第二名是甘肅，共282件。這兩個地區的申請量遠高于其他地方，原因主要有兩點：第一，從政策層面看，近年來新疆和甘肅先后出臺優惠政策，引導企業和農民開展殘膜撿拾與資源化利用。第二，從應用層面看，新疆、甘肅的種植面積大，大量種植棉花等需要覆蓋地膜的作物，且使用的地膜厚度薄、易破損、人工撿拾強度大，因此對機械化撿拾的需求大。其中，國內申請量靠前的申請人主要有：新疆農墾科學院128件、石河子大學84件、甘肅農業大學53件、中國農業大學50件，而新疆農墾科學院、石河子大學共計212件，明顯多于其他地區，顯示新疆對該類設備的需求更高。

圖2 國內主要地區殘膜撿拾設備申請量

1.3 國內殘膜撿拾設備技術分布

國內采用的地膜通常厚度薄、強度低、易破損，導致撿拾部件的結構不盡相同。根據撿拾原理可將殘膜撿拾設備分為：撥桿式、鏟式、卷繞式、輪齒式、摟膜式和其他。

根據圖3，國內鏟式殘膜撿拾設備的專利申請最多，達到554件，其次是輪齒式353件，然后是摟膜式285件、撥桿式194件、卷繞式164件?？梢?，國內應用最多的是鏟式和輪齒式撿拾設備，這與鏟式、輪齒式的結構特點存在密切關系[4]：鏟式撿拾設備的工作鏟后面一般配套有齒鏈或者篩選裝置進行殘膜分離，結構簡單、作業效率高；輪齒式撿拾設備對于風化程度不高且較完整的殘膜拾凈率較高。上述設備的結構特點與我國大面積采用超薄地膜導致回收利用率低等因素相匹配，從而使得上述兩種類型的撿拾設備被廣泛應用。摟膜式撿拾部件大都使用彈齒組成的回收耙，創新的余地相對較少。撥桿式又分為伸縮桿式和彈齒式，其中伸縮桿式適用于超薄地膜的回收，其在工作中攪土作用大，動力消耗也大，而彈齒式具有較好的運輸性能，動力消耗較小。卷繞式設備的特點是可從地表卷起收膜，主要用于國外和我國苗期地膜回收，并不適用于超薄地膜，這限制了其在國內的應用和改進。

圖3 國內殘膜撿拾設備各技術分支的申請量

2 國外殘膜撿拾設備專利申請態勢分析

2.1 國外主要地區和申請人專利申請量分析

根據圖5，國外殘膜撿拾設備申請量靠前的是日本、法國、韓國。日本的申請量為72件，占申請總量的61.5%，其次是法國和韓國，申請量為12-14件，占比10%左右。根據圖6，國外專利申請量排名前7的申請人主要來自日本和法國，其中排名前3的申請人均來自日本，分別為久保田、井關和明納，申請量分別為30件、13件、10件?？梢姡毡驹跉埬焓霸O備領域的技術創新優勢明顯，這與日本耕地面積少、精耕細作等因素有關。

圖5 國外各國家/地區專利申請量排名

圖6 國外主要申請人專利申請量排名

2.2 國外殘膜撿拾設備技術分布

根據圖4，外國專利申請中卷繞式殘膜撿拾設備最多，達到62件，占比64%；其次是鏟式和其他類，均為13件，占比13.4%；然后是撥桿式5件，占比5.2%；輪齒式4件，占比4%。可見，國外應用最多的是卷繞式殘膜撿拾設備，這與國外應用的地膜性質存在密切關系：地膜較厚，抗拉強度好、不易破壞，形狀完整的地膜可通過機具收卷后再利用，通?？墒褂?～3年。

3 專利技術功效分析

技術/功效矩陣圖是專利地圖的一種，通過技術/功效圖的研究，可以一目了然地掌握“專利雷區”和“專利空白區”分布情況，可有效加強專利部署，在了解技術現狀、分析競爭對手和協助制定技術發展戰略方面具有重要作用[5]。

根據各類殘膜撿拾設備的特點，確定其技術效果如下：成本低、撿拾率高、適應性強、工作效率高；其中成本低包含兩部分，一部分是制造成本低，一部分是回收方式帶來的殘膜可再利用而使得地膜制造成本低。

根據專利統計分析，在殘膜撿拾設備的國內專利中，涉及成本低和撿拾率高的專利數量最多，且其中多數采用鏟式和輪齒式。卷繞式撿拾設備專利申請量較少，這與我國使用的地膜厚度薄、抗拉強度不高有很大關系。摟膜式撿拾設備結構簡單，但撿拾效果不理想，特別是對于碎片較小的殘膜。雖然，撥桿式撿拾設備的申請量不是很多，但其撿拾率高的優點比較突出，故其可以作為科研院所、企業未來的技術研發的主攻方向之一。另外，在殘膜撿拾設備的國外專利中，也是涉及成本低和撿拾率高的專利數量最多，且基本集中在卷繞式撿拾設備中，這與國外使用的地膜性質有很大關系?？紤]到國外使用的地膜性質，卷繞式撿拾設備依然是國外企業的研究重點。

4 結語

殘膜撿拾設備是應用與研究結合非常緊密的領域，國內的新疆、甘肅等相對寒冷的地區對殘膜撿拾設備的研究和應用相對較多。其中，國內研究和應用最多的是鏟式和輪齒式殘膜撿拾設備，而國外對卷繞式殘膜撿拾設備的研究最多，這與國內外所使用的地膜結構存在密切關系。對于卷繞式撿拾設備，建議重點研究如何提高卷繞地膜的卸膜便利性以及如何使卷膜速度與作業機具行進速度相匹配。最后應當注意，日本在卷繞式殘膜撿拾設備領域的技術創新能力明顯，建議我國企業在研發和申請專利時注意規避日本相關企業的專利技術。