我国控释肥料专利分析
摘要：通过对中国发明专利数据进行挖掘和计量分析，总结了我国控释肥料的专利申请情况、行业发展现状、技术领域分布及重点创新主体的专利技术布局。结果表明，控释肥料经过快速增长后，专利申请量仍然很高，趋势平稳。通过分析一些重点企业和科研院所可以了解目前市场上的技术热点，为我国控释肥发展提供借鉴和参考。
关键词：控释肥料；趋势；专利分析 肥料是保障国家粮食安全的重要战略物资，是保持和提高地力、实现农业可持续发展的物质基础[1]。然而我国的大部分传统肥料当季作物利用率较低，仅为30%左右[2]。如此低的利用率，不仅造成资源的极大浪费，而且造成地表水体富营养化、地下水和蔬菜NO3-含量超标、N2O、NO等温室气体排放量增加等一系列环境污染问题[3]。因此，世界各国纷纷开始研制能够控制养分释放的肥料，要求肥料养分的释放节律与作物对养分的吸收相吻合，既可以实现省工高效的一次性施肥、大幅度提高肥料利用率，又可以减少环境污染。
控释肥料是结合现代植物营养与施肥理论和控制释放的新技术，并考虑作物营养需求规律，采取调控技术延缓或控制肥料在土壤中的释放量与释放期，使其养分释放模式与作物养分吸收相协调或同步的肥料[4]。控释肥料最大的特点是能使养分释放与作物吸收同步，简化施肥技术，在施肥上可以一次基施，不用追肥；在耕作上可以进行接触施肥和简化农业耕作；在效益上，可以提高养分利用率，省工节肥，减少过多养分对环境的污染[5-6]。目前，我国控释肥料的应用领域在不断拓展，应用数量正在增加，施用效果显著。据统计,2014年，我国缓控释肥的产量达到285万吨，表观消费量约为252万吨。
当前，控释肥料的研制成为国际农业高新技术领域竞争的重要领域[7]。经过近十年的发展，我国的控释肥从生产技术到产业发展均取得了长足的进步，目前已经进入了相对稳定的理想发展时期。特别是2015年农业部审议并原则通过《化肥使用量零增长行动方案》，为控释肥的发展带来良机。根据我国实际发展情况，降低缓控释肥成本，面向大田作物，开发新型控释材料及新工艺和配套新设备是今后缓控释肥发展的必由之路。本文从控释肥中国专利入手，同时对专利申请趋势、专利技术布局及重点申请人等指标来分析控释肥的发展情况、专利的技术分布概况及申请人的科研实力等，为企业后续发展及科研投入提供信息支持和参考。1 专利检索数据库本文采用的控释肥专利分析数据来源于国家知识产权局的专利数据库，利用主题词检索方法，采集2001-2015
年相关发明专利样本，经过计算机检索和人工筛选，得到560
项检索结果，将其作为本次专利分析的基本数据。通过构建专利申请趋势、技术领域、重点申请人信息等指标对专利信息进行分析。数据检索日期为2016
年1
月20
日。由于中国发明专利申请公布一般是在申请后的18
个月，2014年和2015年
申请的专利数据仅作参考。2 专利技术发展趋势分析控释肥料自2000
年开始在国内起步，2004
年开始得到迅猛发展。2001
年以前，控释肥技术基本都掌握在国外公司手里，随着中国研究的崛起，欧美一枝独秀的局面逐渐被打破。图1
为我国控释肥料的技术发展时间趋势图。从图1
中可以看到，近十五年间，控释肥专利量在我国呈现明显的增长趋势。其中在2007
年迅速增加，在2008
年达到最大值，仅这一年申请专利数即达到96
件，随后的7
年则呈现稳步的增长趋势。可以判断在2007
年和2008
年这两年里控释肥技术的研究有了重要的进展，随后该技术遇到瓶颈，专利量大幅下降，之后的几年，又有了新的突破，专利数量又开始稳步的增长。图1 控释肥料技术发展趋势图
3 专利所属技术领域分析及发展趋势 图2是我国控释肥申请专利的IPC分布，可以发现，其专利主要分布在肥料、肥料制造、农业、有机高分子化合物其制备或加工；一般物理或化学装置等方面，其中肥料及肥料制造占总申请量的79.14%，也说明了肥料制造的重要性，特别是专用控释肥成为下一步产品市场化的热点，专利数达到172件；在有机高分子化合物方面研究主要集中在热塑性树脂和聚氨酯两个方面，近期的专利更多的在于聚氨酯方面，从市场上的成品也可以了解到，这两种材料是目前商品化控释肥的主要包膜材料。
图2 我国控释肥申请专利的IPC 分布
oCN201510630880.5 : 一种柑橙控释肥料及其制备方法
oCN201510621397.0 : 一种荔枝控释肥料及其制备方法
oCN201510621129.9 : 一种桉树控释肥料及其制备方法
oCN201510503845.7 : 一种茶树控释肥料及其制备方法
oCN201510503738.4 : 一种荔枝控释肥料及其制备方法
oCN201410492583.4 : 一种梨树种植控释肥料及其制备方法
oCN201310042740.7 : 多功能生物蛋白控释肥料的制备方法
oCN201310075977.5 : 木薯控释肥及其制备工艺
oCN201010594948.6 : 一种包膜型缓控释肥料的制备方法及其包膜设备
oCN201320545178.5 : 一种多层缓/控释肥料壳体
o更多...
4 控释肥技术专利权人/申请人分布对控释肥领域的专利权人/
申请人进行了分析，提取了该技术领域前二十位的专利权人/
申请人，如图3
。从图3
可以看到，近十五年来，控释肥领域申请专利最多的公司是山东金正大生态工程股份有限公司，申请量为147
件，远远超出其他专利权人，占前二十位总专利量的26.2%
。可见金正大公司在控释肥领域存在明显的优势。山东农大及菏泽金正大公司也具有明显的优势，分别排在第二位和第三位，专利量超过20
件。专利申请量超过10
个的还有李志山、北京市农林科学院、海洋石油富岛有限公司、广西百润源农业有限公司及林公传。由此可知，在控释肥领域的研究相对比较集中，也出现了几家优势单位。图3 控释肥专利申请量前二十位排名
5 重点专利权人技术竞争分析 控释肥专利各领域的研究分布情况如图4
所示。其中企业申请量最高，占总申请量的50.10%
，说明企业非常重视该项技术的研究，同时走在技术的前沿。其次是个人申请占到了26.99%
。科研院所和大专院校共占比例为22.91%
，说明在此领域中科研单位的研究投入与企业相比，投入较少。图4 控释肥专利权人分布情况
5.1 重点科研院所专利权人分析图5
为专利申请量排名前十的重点高等院校的专利申请情况。如图5
所示，按照专利申请情况，科研院所可以分成两个梯队：拥有23
件专利的山东农业大学和其他12
件及以下的科研院所。目前，各科研院所的研究重点都集中在包膜材料的改进方面，包括包膜材料的来源及控制参数等。原有的热塑料树脂由于生产过程中产生大量的有机溶剂需要回收，限制了它的进一步应用。而植物油树脂来源广，且包膜过程无需溶剂，也没有三废产生，逐渐成为研究的热点。安全、环保、低廉的控释肥包膜原料将来必将成为专利申请的热点之一。图5 控释肥重点科研院所专利申请量
5.2 重点企业专利权人分析对重点企业专利申请人进行分析，得到国内排名前十的重点企业专利申请情况，如表1
。由表1
可知，专利申请量前三的企业分别为山东金正大生态工程股份有限公司、菏泽金正大生态工程有限公司和海洋石油富岛有限公司。金正大公司是国内及亚洲最大的缓控释肥生产基地，其研制出具有自主知识产权，适合规模化生产的控释肥核心技术，且该技术已延伸并生产出12大系列100多个品种产品，排在第二位的菏泽金正大公司为金正大下属子公司，在本领域也有不俗的表现；第三位的海洋石油富岛有限公司与华南农大合作完成技术开发，在应用方面做了产品延伸，并取得了农业部颁发的国内第一个缓释肥料登记证，其他几家单位在本领域也实现了产品生产和销售。 对排名前十位的企业专利申请方向进一步分析，进而了解重点企业的专利技术布局及技术侧重点。从检索出来的专利得知，十大公司的研发重点基本一致，主要集中在控释肥料的包膜方法、控释肥料的包膜专利设备及控释肥料的配方技术及方法。各公司前期申请的专利主要集中的在包膜方法，后期主要集中在配方技术及方法方面的专利；包膜性能提升专利一直持续研究，原因在于控释肥的包膜技术决定了产品的生产成本及产品的释放性能，企业只有不断在包膜技术方面投入研究，优化产品性能，才能保证企业在市场中的领先地位。表1 控释肥重点企业专利申请量
6 结语通过系统检索和分析控释肥料的中国发明专利数据，得出控释肥料的技术发展趋势及市场竞争情况。分析表明，经过前期的持续快速增长，当前专利申请量仍然很多但趋势放缓；高校和企业在控释肥料领域投入了大量研发精力，并取得了较大进展，其中山东农业大学已申请专利23件；企业方面山东金正大公司申请专利高达147件；企业和科研院所的研发侧重点不同，这是由于两个主体目标导向和性质不同造成的。
当前，随着国家对于环境保护的要求不断提高以及提出的化肥零增长的应用目标，促使控释肥的应用份额将不断扩大，对控释肥的性能也提出更高的要求，而包膜材料的选择对于控释肥的释放周期和成本起着至关重要的作用，只有不断降低成本，做好配方，才能真正解决肥料利用率不高的问题，经过专利分析也可以看出，关键技术的掌握与企业市场地位息息相关，企业若想获得发展，必须的从技术入手，掌握关键技术才能掌控市场。因为，控释肥未来的发展趋势主要集中在以下两方面。
（1）在聚合物包膜肥料方面，开发新型高效控释材料是发展的重点，希望可以实现可降解、养分释放受环境因素影响小、智能控制释放的目的。同时，还要对木质素、纤维素、工农业无机和有机废弃物、草炭、风化煤类等材料进行控释改性，制作廉价高效的包膜、基质复合、胶结控释材料等。另外，筛选环境友好的土壤脲酶抑制剂、硝化抑制剂等新材料也具有较大的发展潜力。
（2）开发连续化、大产能和智能控制的缓控释肥生产设备是提高质量和产能的关键。目前采用的多室流化床包膜设备有望大大提升包膜控释肥料的生产技术水平。
（3）开发控释肥的专用配方，根据不同区域、不同作物，进行专用控释配方肥的开发，以适应当地情况。
总体而言，控释肥由于自身的技术和使用方面的优势，必将在我国农业生产中得到更大规模的应用。对于降低农业成本投入、节省劳动力等方面将起到越来越重要的作用，同时引领我国化肥及农业生产资料的整体发展和升级换代。
参考文献
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注：本文为本人2016年所写，已发表在《现代化工》，供大家参考！
