秸秆资源化利用专利活动实证研究.doc

秸秆资源化利用专利活动实证研究 刘勤 王少康 胡良龙 郑砚砚 檀律科 农业部南京农业机械化研究所 南京市农业机械技术推广站 摘 要： 以秸秆资源化利用技术领域授权发明专利为研究对象, 从技术发展年度趋势、技术集中度、重要专利权人及其关注技术、重点专利等维度, 对该领域专利数据进行挖掘和可视化分析研究表明, 该领域技术在经历了萌芽期、推动期、上升期后, 目前已进入发展期研发重点集中在 C05G、C05F 等 IPC 小类中, 其中 C05G 保持着较高的研发活跃度, A23K、A01G 处于平稳发展期, 而 C05F 和C12P 有进入技术衰退期的迹象该领域技术优势单位为高校和科研院所, 关注技术集中于秸秆变性处理, 发酵酶解, 制备肥料、氢气、微生物油脂、乙醇, 创制秸秆厌氧发酵装置、成型装置、还田装置核心专利的主要技术功效为加速半纤维素的降解, 提高纤维素含量, 实现纤维素、半纤维和木质素分级转化等关键词： 秸秆; 资源化利用; 专利; 作者简介：刘勤 (1969-) , 女, 江苏睢宁人, 农业部南京农业机械化研究所副研究员, 硕士, 主要从事农机化研究工作13951800801, E-mail:liuqin93@收稿日期：2016-09-26基金：国家现代农业甘薯产业技术体系专项资金资助 (CARS-11-B-16) A case study on straw utilization patentLIU Qin WANG Shao-kang HU Liang-long ZHEN Yan-yan TAN Lü-ke Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization, Ministry of Agriculture; Nanjing Agricultural Machinery Technology Extension Station; Abstract： The authorized patents on the utilization of straw with sophisticated statistical methods and data visualization tools. Specifically, we analyzed the annual trend of the technological development, the concentration of the technology, as well as the recent technological focus of the import-patent holders. Based on the results from our case study, under the support and promotion from governments, straw utilization has become a rapidly developing technology that is widely used with a research focus on C05 F, C05G under the IPC subclass. Particularly, C05 G, A23K, A01 G are continuously the most popular research topics, while C05 F and C12 P exhibit signs of technological recession. Moreover, as the major players in promoting straw utilization, universities and research insitutes have put a lot of efforts in the research and development of the technology. The recent research focus include the straw denaturation process, the fermentation hydrolysis, and the design of the anaerobic fermentation equipment and the molding equipment. The major technology breakthrough of the core patents include the acceleration of the degradation of hemicellulose, the boost to the cellulose content, and the realization of cellulose, hemicellulose and lignin conversion.Keyword： straw; utilization; patent; Received： 2016-09-26我国作为农业大国, 每年可生成 7 亿多吨秸秆。

由于秸秆综合资源化利用产业化和规模化程度偏低, 秸秆收集储运体系尚不健全, 加之受传统种植观念和习惯等因素影响, 农民对环境保护和农业可持续发展的意识不强, 导致秸秆焚烧问题屡禁不止为扭转困局, 中央一号文件连续多年发文加强秸秆综合利用2015 年中央 1 号文件中, 再次明确提出加强农业面源污染治理, 开展秸秆资源化利用提高农作物秸秆的资源化利用率, 充分发挥秸秆的经济价值, 对于破解秸秆焚烧难题, 减轻污染, 节约资源, 增加农民收入, 加快建设资源节约型和环境友好型社会, 具有十分重要的意义目前, 国内有学者从不同侧面对秸秆资源化利用技术进行了分析研究方放等明确了黄淮海地区各类农作物秸秆资源分布和利用现状[1];杨增玲等总结出秸秆饲料化集成技术的多种模式[2];刘欢瑶等分析了我国中南地区农业秸秆 3 种主要处理方式 (留茬、秸秆焚烧和秸秆还田) 的空间分布[3];王双磊等分析了棉花秸秆的还田潜力[4]而从专利层面分析秸秆资源化利用技术的创新发展却鲜见本文以该领域授权发明专利为研究对象, 从技术发展年度趋势、技术集中度、重要专利权人及其关注技术、核心专利等多个维度, 对我国秸秆资源化利用技术发展现状进行分析, 以期为该领域技术发展及知识产权战略布局提供情报支撑。

1 数据与方法1.1 研究方法专利文献作为公开技术源, 包含了 90%~95%的技术信息, 由于其权威性和时效性, 已成为测度某一技术领域创新状况和发展趋势的重要对象, 其分析结论可以为研发决策提供有效支持[5]本文在专利检索基础上, 利用专利信息挖掘与分析工具, 对秸秆资源化利用技术进行总体趋势分析和技术分解1.2 数据来源与检索专利数据源自国家知识产权局数据库, 通过专利检索与分析平台进行检索专利检索类型限定为授权发明专利, 检索日期以专利公告日为准, 截至 2015 年12 月 31 日由于 IPC 主分类号中没有为秸秆设置专门的分类号, 因此以“秸秆”为检索词, 检索式设定为 GKRQ: ([198801 TO 201512]) (秸秆) 为保证得到全面准确的检索结果, 采用查全率来验证检索词设定的准确性设 S 为待验证的待评估查全专利文献集合, P 为查全样本专利文献集合, 则查全率 (r) 可定义如下:基于重要申请人来构建查全样本专利集合是常用办法之一[6-7]经检索发现, 中国科学院过程工程研究所是领域内最重要的申请人, 因此以该申请人构建查全样本首先以“秸秆”为检索词进行检索, 其次以“中国科学院过程工程研究所”作为申请入口, 进行二次检索, 获得专利 63 件, 最后以“中国科学院过程工程研究所”作为申请人入口, 直接在数据库中检索, 通过人工阅读、清理, 获得相关专利 67 件, 将相关数据代入 (1) 式, 得到查全率为:由此可判断检索词设定基本准确。

2 结果与分析2.1 技术发展趋势分析经检索, 得到 4 405 个有效数据该领域首件专利产生于 1988 年, 图 1 描述了1988 年~2015 年历年发明专利授权量情况从时间维度看, 授权量呈现出一定的阶段性特征, 大致可以分为四个阶段图 1 年度趋势 Fig.1 Annual trend 下载原图1988 年~1999 年为萌芽期自 1988 年出现第一件专利以来, 在随后的 10 年间, 每年的专利授权量均不超过 5 件, 参与秸秆资源化利用技术研究和市场开发的专利权人非常少, 技术发展走向和市场前景尚不明确, 该阶段尚属于技术引入和摸索阶段2000 年~2003 年为推动期这一时期的专利授权量增长平稳, 授权量的增长主要来自以秸秆为原料制备包装材料、育苗容器、肥料等方面的贡献西北农业大学、山东农业大学、中国科学院化学研究所等专利权人成为该领域技术发展的主要推动力量不过, 由于技术发展的阶段性和专利意识尚未普遍形成, 这一阶段的专利授权量虽较之前有明显提高, 但数量仍然不多, 涉足该领域的专利权人也不多2004 年~2008 年为上升期2004 年, 中央一号文件中首次提出因地制宜开展秸秆气化等各种小型设施建设。

随后数年间, 政府又相继出台多项政策措施, 在技术支持、产业发展和应用管理方面力促秸秆资源化利用受此影响, 这一阶段的技术活跃度大大提高, 专利授权量快速增长, 年均增长率达到 17.68%, 技术发展在这一时期已逐渐成形, 技术拥有者主要分布于北京、江苏等技术发达地区2009 年至今为发展期在我国实施农业可持续发展战略的大背景下, 从 2009年开始, 该领域专利授权量出现了快速增长, 年增长率达到 37.2%, 除了高校和科研院所之外, 这期间陆续有上海康拜环保科技有限公司、东丽纤维研究所 (中国) 有限公司、安徽丰原发酵技术工程研究有限公司等一批技术先进的公司涉足该领域从图 1 看, 拐点出现在 2014 年, 授权量在这一年出现了下滑, 但在随后的 2015 年, 授权量再次大幅增长, 为 1047 件, 达到峰值由此可以认为授权量在 2014 年的小幅下滑属正常波动, 并未形成趋势性下降态势, 市场需求没有萎缩, 仍然处于快速发展期2.2 技术集中度分析IPC 是目前国际上唯一通用的专利文献分类工具, 它采用功能性为主、应用性为辅的五级分类原则, 即部、大类、小类、大组和小组[8]。

本文采用 IPC 小类进行分类统计通常来说, 专利数集中的 IPC 类组是技术研发的活跃区域, 是行业创新热点[9]表 1 显示了授权量较为集中的十个 IPC 小类, 其授权量之和占总授权量的 83.9%, 其中排名第一的 C05G 授权总量为 621 件, 占比 14.1%表 1 主要 IPC 专利数 Table 1 The number of patents on major IPC 下载原表 图 2 显示了位居前五位的重要技术分支的发展趋势由于 2004 年前各分支授权量均在 10 件以下, 统计数据从 2004 年开始, 图 2 看出, 2009 年~2011 年, 各小类年授权量虽有波动, 但整体基本保持稳步上升态势2012 年情况开始出现分化, A01G 在这一年停止了增长, 出现了小幅调整, 但在随后的 2013 年, 其授权量出现了快速增长, 2014 年授权量继续保持稳定, 2015 年授权量又拐头向上A23K 在 2012 年后的发展轨迹大致和 A01G 相同, 整体均呈平稳发展态势C05F 和 C12P 在 2011 年后的发展轨迹也大致趋同, 这两个小类均在 2014 年停止了增长, 且出现了下滑, 并将下滑势头延续至 2015 年。