農(nóng)田殘膜撿拾設(shè)備專利技術(shù)分析

羅恒昌

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)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(yīng)用。但地膜難以降解，破損、風(fēng)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(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nèi)外普遍采用機(jī)械化撿拾設(shè)備來清理殘膜[2，3]，因此分析國內(nèi)外殘膜撿拾設(shè)備專利技術(shù)，能理清該技術(shù)的專利申請整體態(tài)勢，梳理其中的技術(shù)熱點(diǎn)和發(fā)展方向，從而為相關(guān)單位的技術(shù)研發(fā)提供建議和依據(jù)。

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

1 國內(nèi)殘膜撿拾設(shè)備專利申請態(tài)勢分析

1.1 國內(nèi)專利申請量趨勢分析

根據(jù)圖1，國內(nèi)殘膜撿拾設(shè)備專利申請趨勢分為兩個(gè)階段：一是起步階段，在該階段，直到2012年國內(nèi)殘膜撿拾設(shè)備的專利申請量一直維持在較低的水平，這與當(dāng)時(shí)我國的知識產(chǎn)權(quán)事業(yè)以及國內(nèi)農(nóng)機(jī)化發(fā)展較慢有關(guān)。二是快速發(fā)展期，從2013年至今，我國殘膜撿拾設(shè)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(guān)政策試點(diǎn)工作，明確要求加強(qiáng)殘膜防治工作，在政策支持下，相關(guān)單位加大了對殘膜撿拾的研究；另一方面，該時(shí)期由于政府大力支持和宣傳知識產(chǎn)權(quán)，公眾充分認(rèn)識到專利的重要性，專利申請積極性顯著提高。

另外，根據(jù)專利文本公開的特點(diǎn)及檢索截止時(shí)間，2019—2020年的數(shù)據(jù)不完整，雖然本文中的國內(nèi)專利申請?jiān)谶@兩個(gè)年份呈現(xiàn)下降趨勢，但這并不意味著該領(lǐng)域?qū)＠暾埩窟M(jìn)入衰減階段。

1.2 國內(nèi)主要省份以及申請人專利申請量分析

根據(jù)圖2，國內(nèi)關(guān)于殘膜撿拾設(shè)備專利申請量最多的地區(qū)是新疆，共687件；第二名是甘肅，共282件。這兩個(gè)地區(qū)的申請量遠(yuǎn)高于其他地方，原因主要有兩點(diǎn)：第一，從政策層面看，近年來新疆和甘肅先后出臺優(yōu)惠政策，引導(dǎo)企業(yè)和農(nóng)民開展殘膜撿拾與資源化利用。第二，從應(yīng)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(qiáng)度大，因此對機(jī)械化撿拾的需求大。其中，國內(nèi)申請量靠前的申請人主要有：新疆農(nóng)墾科學(xué)院128件、石河子大學(xué)84件、甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)53件、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)50件，而新疆農(nóng)墾科學(xué)院、石河子大學(xué)共計(jì)212件，明顯多于其他地區(qū)，顯示新疆對該類設(shè)備的需求更高。

圖2 國內(nèi)主要地區(qū)殘膜撿拾設(shè)備申請量

1.3 國內(nèi)殘膜撿拾設(shè)備技術(shù)分布

國內(nèi)采用的地膜通常厚度薄、強(qiáng)度低、易破損，導(dǎo)致?lián)焓安考慕Y(jié)構(gòu)不盡相同。根據(jù)撿拾原理可將殘膜撿拾設(shè)備分為：撥桿式、鏟式、卷繞式、輪齒式、摟膜式和其他。

根據(jù)圖3，國內(nèi)鏟式殘膜撿拾設(shè)備的專利申請最多，達(dá)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。可見，國內(nèi)應(yīng)用最多的是鏟式和輪齒式撿拾設(shè)備，這與鏟式、輪齒式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在密切關(guān)系[4]：鏟式撿拾設(shè)備的工作鏟后面一般配套有齒鏈或者篩選裝置進(jìn)行殘膜分離，結(jié)構(gòu)簡單、作業(yè)效率高；輪齒式撿拾設(shè)備對于風(fēng)化程度不高且較完整的殘膜拾凈率較高。上述設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與我國大面積采用超薄地膜導(dǎo)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(shè)備被廣泛應(yīng)用。摟膜式撿拾部件大都使用彈齒組成的回收耙，創(chuàng)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(yùn)輸性能，動力消耗較小。卷繞式設(shè)備的特點(diǎn)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(nèi)的應(yīng)用和改進(jìn)。

圖3 國內(nèi)殘膜撿拾設(shè)備各技術(shù)分支的申請量

2 國外殘膜撿拾設(shè)備專利申請態(tài)勢分析

2.1 國外主要地區(qū)和申請人專利申請量分析

根據(jù)圖5，國外殘膜撿拾設(shè)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(jù)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(guān)和明納，申請量分別為30件、13件、10件?？梢姡毡驹跉埬焓霸O(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢明顯，這與日本耕地面積少、精耕細(xì)作等因素有關(guān)。

圖5 國外各國家/地區(qū)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(shè)備技術(shù)分布

根據(jù)圖4，外國專利申請中卷繞式殘膜撿拾設(shè)備最多，達(dá)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(yīng)用最多的是卷繞式殘膜撿拾設(shè)備，這與國外應(yīng)用的地膜性質(zhì)存在密切關(guān)系：地膜較厚，抗拉強(qiáng)度好、不易破壞，形狀完整的地膜可通過機(jī)具收卷后再利用，通常可使用2～3年。

3 專利技術(shù)功效分析

技術(shù)/功效矩陣圖是專利地圖的一種，通過技術(shù)/功效圖的研究，可以一目了然地掌握“專利雷區(qū)”和“專利空白區(qū)”分布情況，可有效加強(qiáng)專利部署，在了解技術(shù)現(xiàn)狀、分析競爭對手和協(xié)助制定技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略方面具有重要作用[5]。

根據(jù)各類殘膜撿拾設(shè)備的特點(diǎn)，確定其技術(shù)效果如下：成本低、撿拾率高、適應(yīng)性強(qiáng)、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(jù)專利統(tǒng)計(jì)分析，在殘膜撿拾設(shè)備的國內(nèi)專利中，涉及成本低和撿拾率高的專利數(shù)量最多，且其中多數(shù)采用鏟式和輪齒式。卷繞式撿拾設(shè)備專利申請量較少，這與我國使用的地膜厚度薄、抗拉強(qiáng)度不高有很大關(guān)系。摟膜式撿拾設(shè)備結(jié)構(gòu)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(shè)備的申請量不是很多，但其撿拾率高的優(yōu)點(diǎn)比較突出，故其可以作為科研院所、企業(yè)未來的技術(shù)研發(fā)的主攻方向之一。另外，在殘膜撿拾設(shè)備的國外專利中，也是涉及成本低和撿拾率高的專利數(shù)量最多，且基本集中在卷繞式撿拾設(shè)備中，這與國外使用的地膜性質(zhì)有很大關(guān)系?？紤]到國外使用的地膜性質(zhì)，卷繞式撿拾設(shè)備依然是國外企業(yè)的研究重點(diǎn)。

4 結(jié)語

殘膜撿拾設(shè)備是應(yīng)用與研究結(jié)合非常緊密的領(lǐng)域，國內(nèi)的新疆、甘肅等相對寒冷的地區(qū)對殘膜撿拾設(shè)備的研究和應(yīng)用相對較多。其中，國內(nèi)研究和應(yīng)用最多的是鏟式和輪齒式殘膜撿拾設(shè)備，而國外對卷繞式殘膜撿拾設(shè)備的研究最多，這與國內(nèi)外所使用的地膜結(jié)構(gòu)存在密切關(guān)系。對于卷繞式撿拾設(shè)備，建議重點(diǎn)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(yè)機(jī)具行進(jìn)速度相匹配。最后應(yīng)當(dāng)注意，日本在卷繞式殘膜撿拾設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力明顯，建議我國企業(yè)在研發(fā)和申請專利時(shí)注意規(guī)避日本相關(guān)企業(yè)的專利技術(shù)。