全球水肥一體化領(lǐng)域?qū)＠l(fā)展態(tài)勢分析

王建君，張日如，張志娟，彭秀媛

（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 信息研究所，沈陽 110161）

水肥一體化技術(shù)是利用管道灌溉系統(tǒng)，將肥料溶解在水中，同時進(jìn)行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農(nóng)作物對水分和養(yǎng)分的需求，實現(xiàn)水肥同步管理和高效利用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)[1]。 利用全球水肥一體化技術(shù)相關(guān)專利數(shù)據(jù)，采用Excel 等數(shù)據(jù)分析工具，對全球水肥一體化領(lǐng)域的專利申請趨勢、專利布局、專利權(quán)人及專利技術(shù)布局等情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，以期為水肥一體化技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源和范圍

以 Derwent Innovations Index（DII）專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源進(jìn)行檢索，以該數(shù)據(jù)庫中所收錄的水肥一體化技術(shù)專利數(shù)據(jù)為研究對象， 檢索時間跨度為1971—2022 年。

1.2 檢索方法

為保證分析數(shù)據(jù)的查全率和查準(zhǔn)率，參考了已發(fā)表學(xué)術(shù)論文中關(guān)于水肥一體化的概念及其主要技術(shù)釋義，并對概念進(jìn)行總結(jié)，確定檢索式為(TI=("water nutrient" or "water and fertilizer" or "water-fertilize*"or "water and fertilization" or Fer-tigation or “l(fā)iquid fertilizer” or Fertigation) and (equipment* or device or system* or integration or integrate* or integrative* or unification or coupling or coincidence) ) and (TI=(irrigat* or pipeline or pip* or conduit or drip*) and fertilize* and water) and （TI=Fertigation），獲得水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利文獻(xiàn)10 642 項， 人工核實最終確定專利文獻(xiàn)5 212 項。檢索結(jié)果采用定性和定量分析相結(jié)合的方法，并借助Excel、圖表秀等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和可視化。

2 水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠治?/h2>

2.1 專利申請趨勢分析

通過分析專利申請數(shù)量的變化，分析該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展過程及趨勢。 由于專利具有延遲公開的特性，使獲取的數(shù)據(jù)中2021—2022 年間的部分專利數(shù)據(jù)不完整[2]，因此2021 年及以后數(shù)據(jù)僅供參考，見圖1。

從圖1 可知，水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域的首個專利是1971 年獲批的，且1971—2010 年間該領(lǐng)域技術(shù)專利受關(guān)注較少。 2011—2016 年間該領(lǐng)域技術(shù)專利數(shù)量緩慢增長，2017 年后該領(lǐng)域技術(shù)專利數(shù)量快速增長。

2.2 專利布局分析

水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域全球目標(biāo)市場的占比情況如圖2 所示，全球原創(chuàng)國家或地區(qū)的占比情況如圖3所示。

圖3 水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域全球原創(chuàng)國或地區(qū)占比情況Figure 3 The proportion of original countries or regions in the field of water fertilizer integration technology

由圖2 可知，中國是最大的水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠季帜繕?biāo)市場，申請專利數(shù)量占全球水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠倲?shù)的95.73%， 美國申請的專利數(shù)量占全球相關(guān)專利總數(shù)的1.03%， 世界知識產(chǎn)權(quán)組織、日本和澳大利亞申請的專利數(shù)量分別占全球相關(guān)專利總數(shù)的0.57%，0.28%，0.25%。

圖2 水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域全球目標(biāo)市場占比情況Figure 2 Global target market share in the field of water fertilizer integration technology

由圖3 可知，中國申請的水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠既蛟瓌?chuàng)國家或地區(qū)的比例最高，為97.08%，美國占比0.9%，日本、俄羅斯、韓國占比分別為0.25%，0.22%，0.17%。

2.3 專利權(quán)人分析

水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域的主要專利權(quán)人分布情況見圖4。

圖4 水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域的主要專利權(quán)人分布情況Figure 4 Distribution of major patentees in the field of water and fertilizer integration technology

由圖4 可知，全球?qū)＠暾垟?shù)量排名前十的專利權(quán)人均為我國機構(gòu)或企業(yè)。 其中，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院在該領(lǐng)域申請的專利最多，為54 件，占前十位機構(gòu)申請專利總量的20%； 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)申請的專利數(shù)量為39 件， 占比15%； 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)申請的專利數(shù)量為33 件，占比 12%。

2.4 專利技術(shù)布局

2.4.1 IPC 小類分析國際專利分類號（IPC）是目前國際上常用的專利技術(shù)分類體系，包含豐富的專利技術(shù)信息[3]，IPC 小類中文釋義見表1。 通過對水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域涉及的IPC 小類進(jìn)行分析(見圖5)，可進(jìn)一步了解該領(lǐng)域覆蓋的技術(shù)方向。

圖5 水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域涉及的IPC 小類分析Figure 5 IPC subclass analysis involved in the field of water and fertilizer integration technology

由表1 和圖5 可知：A01C 類專利申請數(shù)量優(yōu)勢明顯，78%的該領(lǐng)域全球?qū)＠褂眠@類技術(shù)， 這說明該類技術(shù)在本領(lǐng)域最為重要；A01G 類和B01F 類技術(shù)的使用率分別為33%，19%， 其他類技術(shù)的使用率均低于10%。

表1 水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域涉及的IPC 小類中文釋義Table 1 Chinese definitions of IPC subclass involved in the field of water and fertilizer integration technology

2.4.2 專利技術(shù)生命周期采用技術(shù)生命周期圖法對水肥一體化技術(shù)生命周期進(jìn)行分析。該方法是根據(jù)水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域的專利申請數(shù)量與專利權(quán)人數(shù)量隨時間的變化來進(jìn)行技術(shù)生命周期分析，可以直觀地反映出該技術(shù)的發(fā)展階段[4]，見圖6。 由于2021 年及以后全球?qū)＠麛?shù)據(jù)不完整，因此，該分析采用2020 年及以前全球?qū)＠麛?shù)據(jù)。

由圖6 可知：2010 年以前全球水肥一體化技術(shù)處于導(dǎo)入期，相關(guān)專利申請數(shù)量和專利權(quán)人數(shù)量均較少；2011 年至今， 全球水肥一體化技術(shù)處于成長階段，相關(guān)專利申請數(shù)量和專利權(quán)人數(shù)量逐年增加。

圖6 水肥一體化專利技術(shù)生命周期Figure 6 Life cycle of water and fertilizer integration patent technology

3 結(jié)論

全球水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠l(fā)展態(tài)勢分析表明：1） 2017 年及以后全球水肥一體化技術(shù)專利申請數(shù)量增長較快； 中國是最大的專利布局目標(biāo)市場，其次是美國、世界知識產(chǎn)權(quán)組織、日本、澳大利亞等主要國家、地區(qū)或組織；2） 全球水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域全球原創(chuàng)國家或地區(qū)的占比情況是，中國占比97.08%，美國占比0.9%，之后是日本、俄羅斯、韓國；3） 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院在全球水肥一體化技術(shù)領(lǐng)域申請的專利最多，其次是山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、石河子大學(xué)等；4） 專利類別以 IPC 小類A01C 類專利申請數(shù)量優(yōu)勢明顯， 其次是A01G 和B01F 類技術(shù)的使用率相對較高， 而其他類技術(shù)使用率均低于10%；5） 2010年以前全球水肥一體化技術(shù)處于導(dǎo)入期，相關(guān)專利申請數(shù)量和專利權(quán)人數(shù)量均較少；2011 年至今，全球水肥一體化技術(shù)處于成長階段，相關(guān)專利申請數(shù)量和專利權(quán)人數(shù)量逐年增加。