趙慧清，王杏利，鞠建偉，張歲岐(.西北農(nóng)林科技大學，陜西 楊凌 700；.西北農(nóng)林科技大學黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室，陜西 楊凌 700)

專利文獻作為技術信息最有效的載體，是反映新技術、新產(chǎn)品開發(fā)活動極為重要的方面[1]，全世界新技術的90%～95%是通過專利文獻公之于世的[2]，專利在某種程度上代表了該領域科技發(fā)展最新水平和技術動態(tài)，但它并不是以包裝好的形式呈現(xiàn)，而需通過一定的技術手段挖掘后才能加以識別[3]。Innography是一款由Dialog公司開發(fā)的專利分析軟件，該軟件包括了來自美國、英國、中國、日本、韓國、法國、德國、PCT、EPO等超過90個國家或地區(qū)的發(fā)明專利、實用新型和美國的外觀設計在內(nèi)的超過8 200萬件專利數(shù)據(jù)。它以獨創(chuàng)的專利評價指標和可視化的呈現(xiàn)方式，幫助用戶快速地定位核心專利并有效地發(fā)掘其價值[4]。

節(jié)水農(nóng)業(yè)是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設的一個重要內(nèi)容，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)不僅能夠有效利用自然資源，提高經(jīng)濟效益，還能減少對環(huán)境的破壞。目前，節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究主要集中在節(jié)水灌溉技術、生物節(jié)水技術、節(jié)水栽培技術、抗旱保水劑技術等方面[5]。為了探索節(jié)水新技術、新方法等國內(nèi)外的研究熱點和方向，本文利用Innography專利分析軟件，開展了節(jié)水農(nóng)業(yè)專利文獻競爭力分析，并以節(jié)水灌溉、雨水收集、抗旱節(jié)水作物生物節(jié)水抗旱和膜覆蓋4個技術途徑為例進行技術點聚類。通過挖掘獲知該領域主要競爭者及其差距、核心技術分布以及4個技術途徑研發(fā)熱點和前沿發(fā)展方向，以期供科技管理、科研選題和國際合作，及相關學者在該領域的研究提供有益的參考。

1 數(shù)據(jù)來源

利用Innography高端專利檢索分析工具，選用關鍵詞: water saving agriculture、water-saving cultivation、water-saving irrigation、biological water-saving、drought-resistant crops、anti-resistant plants、water collection、rainwater catchment、film cover、membrane cover等，結(jié)合IPC(國際專利分類號)制定檢索式，檢索日期：2015年12月23日。對結(jié)果進行數(shù)據(jù)清洗、同族擴增處理，共檢索出申請專利總量4 402件，專利授權量2 762件，有效專利量1 595件(有效專利量，指截至檢索日為止已授權且仍處于維持狀態(tài)的專利數(shù)量)。

2 結(jié)果與分析

2.1 節(jié)水農(nóng)業(yè)專利全球布局分析

2.1.1專利申請趨勢分析

(1)專利申請年份：近20年該領域?qū)＠暾埧傮w呈逐年上升趨勢，2007年專利申請進入快速增長期，申請量突破100件，隨后逐年遞增，在2011年突破300件。(2015年的專利申請有部分尚未公開，暫不列入趨勢分析的范疇。)

(2)專利申請國別：相關專利申請以中國專利為主，共3 527 件，可見節(jié)水農(nóng)業(yè)相關技術在中國研究較多。而在3 527 件中國專利申請中，實用新型共1 942件，占中國申請總量的55%(見圖1)。

圖1 節(jié)水農(nóng)業(yè)專利申請趨勢圖Fig.1 Trend of patents on water-saving agriculture application

(3)有效專利：利用Innography專利狀態(tài)篩選功能，得到該領域有效專利1595件，大部分有效專利公開時間在2010-2015年，在此之前公開卻還在維持的專利比較少，分析原因是早年專利申請量較少，同時也與專利維持費用有關，專利權人只會有選擇性的維持核心專利，如1997、1998年公開的專利還有部分處于有效狀態(tài)中(見圖2)。

圖2 有效專利年份分布圖Fig.2 Annual distributing of effective patents

2.1.2專利技術來源國與技術應用國分布

(1)技術來源國分布：節(jié)水農(nóng)業(yè)專利技術主要來源于中國、美國、日本、韓國和俄羅斯等國家，其中中國發(fā)明人專利共3612件，說明中國是節(jié)水農(nóng)業(yè)技術主要研究國家，同時發(fā)明人也相當重視利用技術知識產(chǎn)權保護(見圖3)。

圖3 專利技術來源國分布Fig.3 Distribution of original patent country

(2)專利技術應用國分布：專利技術應用國體現(xiàn)專利權人需要在哪些國家或地區(qū)保護其發(fā)明。這一參數(shù)反映該發(fā)明未來可能實施國家或地區(qū)。節(jié)水農(nóng)業(yè)專利申請國分布圖(見圖4)可以發(fā)現(xiàn)專利申請主要分布在中、日、美、韓和俄羅斯等地，同時還有一定數(shù)量的WIPO和EPO的專利申請。中國專利申請共3 571件，說明中國是節(jié)水農(nóng)業(yè)技術重點應用地區(qū)。

圖4 節(jié)水農(nóng)業(yè)專利申請國分布圖Fig.4 Distribution of appliant country on water-saving agriculture patent

2.1.3節(jié)水農(nóng)業(yè)專利IPC分布

國際專利分類號(IPC)是世界通用的專利分類系統(tǒng)，可以用于分析專利結(jié)果中的主題分布。對節(jié)水農(nóng)業(yè)相關專利IPC主分類進行統(tǒng)計，主要分布在A部農(nóng)業(yè)大類中，包括有農(nóng)用灌溉、溫室作物栽培、液體肥料、聯(lián)合作業(yè)機械和自動灌溉裝置等，在化學部也有少量專利申請，如遺傳工程和肽領域等(見圖5)。

圖5 節(jié)水農(nóng)業(yè)專利IPC分布Fig.5 Distribution of IPC on water-saving agriculture patent

2.2 專利競爭力分析

利用Innography競爭力分析功能，對全球研究節(jié)水農(nóng)業(yè)技術的專利權人進行競爭力分析，專利權人氣泡圖(見圖6 )可挖掘出此領域最有潛力的專利權人。

(1)專利權人申請專利量分析：在節(jié)水農(nóng)業(yè)技術領域，中國專利權人申請專利突出，如中國農(nóng)業(yè)大學、昆明理工大學、華中農(nóng)業(yè)大學和中國科學院等有較多專利申請。國外專利權人申請較為突出的有荷蘭Keygene公司和加州大學。中國農(nóng)業(yè)大學和Keygene NV在節(jié)水農(nóng)業(yè)技術領域都申請了大量專利，并且在技術領域內(nèi)擁有較大競爭優(yōu)勢，兩者之間區(qū)別在于Keygene NV是一家企業(yè)，可以直接了解市場對技術需求，在技術轉(zhuǎn)化市場上優(yōu)于中國農(nóng)業(yè)大學。除上述兩位專利權人外，在氣泡圖的中部還有加州大學、昆明理工大學、華中農(nóng)業(yè)大學等專利權人也是該技術領域內(nèi)主要競爭者。

注：專利權人氣泡圖，每一種顏色氣泡代表一個專利權人(見圖例)，氣泡大小代表該專利權人在檢索結(jié)果中專利的數(shù)量多少，坐標橫軸代表該專利權人在檢索領域中關注度和專利技術實力，即專利權人的專利性，氣泡越往右邊專利性越強；坐標縱軸代表專利權人總體的資源和財富，表征其利用專利的能力，即專利權人的市場性，氣泡越往上方市場性越強。通過觀察氣泡在圖上的位置可了解其綜合實力。圖6 節(jié)水農(nóng)業(yè)專利競爭力分析圖Fig.6 Competitiveness analysis of water-saving agriculture patents

(2)專利權人研究機構分析：節(jié)水農(nóng)業(yè)技術專利申請以高校和科研院所為主，企業(yè)在其中所占比例較低，而專利申請中企業(yè)數(shù)量往往可以反映出技術應用前景和產(chǎn)業(yè)化情況。以中國專利權人為例，排名靠前的基本都是高校和科研院所，說明該技術在中國尚未形成成熟的需求體系，高校和研究所的研發(fā)成果只有少量被轉(zhuǎn)化和推廣。

(3)主要專利權人分析：利用Innography專利圖景的分析功能和公司對比分析功能，對競爭力排名前五的專利權人所研究技術領域和申請專利的IPC分類號進行分析，得到圖7和圖8，由圖7和圖8可以看出：①節(jié)水農(nóng)業(yè)技術領域研究重點主要集中在對出水口、儲水方面、進水口、滴灌等技術的研究；②專利數(shù)量排在第一位的中國農(nóng)業(yè)大學的研究領域較廣，大部分技術領域都有所涉及，除上述列舉的主要研究點外，還包括水資源、土壤濕度、作物抗旱性等方面，專利申請主要集中在A01G25項下，是對農(nóng)用灌溉方面的研究；③Keygene NV和加州大學的研究重點集中在對作物抗旱性的研究上。在圖8中反映了Keygene NV和加州大學的專利申請主要集中在C12N 15項下，是對遺傳工程方面的研究；④華中農(nóng)業(yè)大學的研究重點集中在C12N15項下，也是對遺傳工程方面的研究。而昆明理工大學的研究重點集中在A01G 25項下，是對農(nóng)用灌溉方面的研究。

圖8 全球前五申請人申請專利的IPC分類分析Fig.8 IPC analysis of patents from the globally top five applicants

2.3 專利技術點分析

利用Innography文本聚類功能，分別對節(jié)水灌溉、雨水收集、生物節(jié)水和覆蓋4個技術途徑進行技術點聚類，嘗試得出各技術途徑的研發(fā)熱點。

2.3.1節(jié)水灌溉

從圖9可以看出，節(jié)水灌溉技術主要集中在灌溉設施的研究，包括蓄水設施、水泵、滴灌、噴灌、排水管，灌溉方法等。

圖9 節(jié)水灌溉技術聚類Fig.9 Clustering of water-saving irrigation technique

2.3.2雨水收集

從圖10可以看出：雨水收集節(jié)水技術主要集中雨水收集設備的研究，如貯水器、水管、水箱等。

圖10 雨水收集技術聚類Fig.10 Clustering of rainwater harvesting technology

2.3.3生物節(jié)水

從圖11可知，生物節(jié)水抗旱的研究主要集中在轉(zhuǎn)基因抗旱節(jié)水植物的研究，主要利用遺傳學的技術對植物進行改造達到抗旱節(jié)水。

2.3.4覆蓋技術

從圖12中可以看出覆蓋技術主要集中在覆膜機械和膜種類的研究。

2.4 高強度專利分析

專利強度是Innography的核心功能之一，它是專利價值判斷的綜合指標。專利強度受權利要求數(shù)量、引用與被引用次數(shù)、是否涉案、專利時間跨度、同族專利數(shù)量等因素影響，其強度的高低可以綜合反映出該專利文獻價值大小。通過Innography的專利強度分析功能，可以快速從大量專利中篩選出核心專利，用于判斷該技術領域研發(fā)重點。一般將專利強度為30%～100%的專利定義為高強度專利，專利強度為10%～30%定義為一般強度專利。

2.4.1節(jié)水農(nóng)業(yè)高強度專利

對檢索結(jié)果進行專利強度篩選，篩選出專利強度≥30%的高強度，并對所得結(jié)果進行同族去重，共得到301件高強度專利，強度在60%以上的專利有116件，在70%以上的專利有54件，見表1。

圖11 生物節(jié)水抗旱技術聚類Fig.11 Clustering of biological water-saving drought-resistant technologies

圖12 覆蓋技術聚類Fig.12 Clustering of cover technology

表1 高強度專利信息Tab.1 High strength patent information

續(xù)表1 高強度專利信息

2.4.2節(jié)水農(nóng)業(yè)高強度專利技術點分析

從圖13可以看出，節(jié)水農(nóng)業(yè)高強度專利技術點主要集中在灌溉方法、覆蓋膜材料、轉(zhuǎn)基因抗旱植物研究方面。

圖13 節(jié)水農(nóng)業(yè)高強度專利聚類Fig.13 Clustering of high intensity patents on water-saving agriculture

2.4.3排名前五申請人專利強度分析

利用Innography對比分析功能，對全球研究節(jié)水農(nóng)業(yè)技術排名前五的專利權人申請專利進行專利強度對比分析，發(fā)現(xiàn)各申請人在影響專利強度各因素方面優(yōu)劣勢(見圖14)。

注：Claims-權利要求，代表每項專利平均權利要求數(shù)量；Cites-引證，代表每項專利平均引證數(shù)量；Industries-行業(yè)，代表每項專利平均行業(yè)數(shù)量；Inventors-發(fā)明者，代表每項專利平均發(fā)明者數(shù)量；Litigation-訴訟，代表涉訴專利數(shù)量；Fwd Cites-被引專利，代表每項專利被引證數(shù)量；Life-壽命，代表專利過期平均剩余時間。圖14 前五位專利權人申請專利的專利強度對比分析Fig.14 Patent intensity analysis from the top five patentee

(1)加州大學和Keygene NV公司高強度專利的權利要求數(shù)量均比國內(nèi)高校多，說明國外專利在撰寫上更注重專利質(zhì)量和專利保護強度。

(2)中國農(nóng)業(yè)大學和昆明理工大學申請專利引用和被引用次數(shù)較多，優(yōu)于其他專利權人。

(3)昆明理工大學和中國農(nóng)業(yè)大學申請專利行業(yè)較廣，說明這兩所高校在節(jié)水農(nóng)業(yè)領域研究的技術涉及范圍較寬。

(4)該五位專利申請人在該領域申請的專利均無涉及侵權等法律事件。

3 結(jié) 語

(1)節(jié)水農(nóng)業(yè)技術領域全球共有4 402件專利申請，其中授權專利有2 762件，有效專利1 595件。從專利申請國別看，主要以中國專利為主，在4402件專利申請中，中國專利申請3 257 件，且自2007年起出現(xiàn)快速增長，在2011年專利申請突破300件。這與中國農(nóng)業(yè)大國的國情和在節(jié)水農(nóng)業(yè)方面的政策有關。中國在2005年發(fā)布了《中國節(jié)水技術政策大綱》，在2012年農(nóng)業(yè)部又發(fā)布了關于推進節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見，2012年11月國務院發(fā)布了國家農(nóng)業(yè)節(jié)水綱要，可見近年來節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展需求迫切，國家非常重視。

(2)利用Innography訴訟專利篩選功能，快速洞悉高風險專利。對檢索結(jié)果進行篩選發(fā)現(xiàn)在節(jié)水農(nóng)業(yè)技術領域并無涉訴專利，目前無高風險專利存在。

(3)從專利權人來看，在節(jié)水農(nóng)業(yè)領域，國內(nèi)高校和研究所專利申請較多，比較突出的有中國農(nóng)業(yè)大學、昆明理工大學、華中農(nóng)業(yè)大學和中國科學院等，其中中國農(nóng)業(yè)大學技術具有較強競爭實力。在國外專利權人中，Keygene NV、加州大學專利比較突出，而日本積水化學公司技術實力和經(jīng)濟實力具有一定的優(yōu)勢。

(4)從節(jié)水農(nóng)業(yè)相關專利IPC分類來看，A01G 25分類中專利量較多，該分類主要是農(nóng)用灌溉技術。除A部專利外，C部也有相關專利申請，主要集中在利用遺傳變異來改造植物性狀來達到抗旱和節(jié)水目的。

(5)對節(jié)水灌溉、雨水收集、生物節(jié)水抗旱和覆蓋4個技術途徑進行技術點聚類表明， 節(jié)水灌溉研發(fā)熱點主要集中在灌溉設施，包括蓄水設施、水泵、排水管、微灌、滴灌、噴灌等，自動控制灌溉設施；雨水收集研發(fā)熱點主要集中在雨水收集設備，如雨水收集器、水管、水箱等；生物節(jié)水抗旱研發(fā)熱點主要集中在轉(zhuǎn)基因抗旱節(jié)水植物研究，主要利用遺傳學技術對植物進行改造達到抗旱節(jié)水；覆蓋研發(fā)熱點主要集中在覆膜機械和膜種類研究。

(6)利用Innography專利強度指標功能，判斷節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究領域?qū)＠麅r值，分析結(jié)果表明，檢索到高強度專利301件，其中中國專利僅有19件，可見盡管在節(jié)水農(nóng)業(yè)技術領域,中國專利占有較高的比例，但研發(fā)分散、專利申請目的性不明確和實用新型過多等現(xiàn)狀在一定程度上制約了中國專利質(zhì)量，建議可以針對重點優(yōu)勢技術，進行有計劃專利布局，讓核心技術得到充分保護，同時對提高專利質(zhì)量起到積極推動作用。

(7)在節(jié)水農(nóng)業(yè)技術研究領域，采用先進的灌溉技術以減少水量損失和提高灌溉效率是目前該領域發(fā)展的主要方向。由于遺傳改造在生物學領域的研究越來越多，將其與節(jié)水農(nóng)業(yè)結(jié)合研究可能也會成為未來一個重要的發(fā)展方向。

[1] Scot AR．A computer-friendly microeconomic patent portfolio valuation algorithm[J].The Licensing Journal，2001,11(12):14-18．

[2] 邵 波．企業(yè)競爭與反競爭情報中的專利分析[J]．情報科學，2006，24(3)：361-364,372．

[3] 康宇航. 一種基于共現(xiàn)分析的科技監(jiān)測方法研究[D]. 遼寧大連:大連理工大學，2008.

[4] 王 旭，劉 姝，李曉東.快速挖掘核心專利-Innography專利分析數(shù)據(jù)庫的功能分析[J]. 現(xiàn)代情報,2013,33(9):106-110,116.

[5] 陸 萍,柯嵐馨.Innography在學科核心專利挖掘中的應用研究[J]. 圖書館工作與研究,2012,56(8):122-125.

[6] Rockstrm J,Barron J,Fox P. Rain water management for increased productivity among small-holder farmer in drought prone environments[J]．Physics Chem Earth,2002，27(11-22):949-959．

[7] 李生秀.中國旱地農(nóng)業(yè)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2004：53-58.

[8] John R Allison,Mark A Lemley.Valuable patents[R]．University of Californiaat UC Berkeley, George Mason University, 2003:3-31．

[9] 山 侖 ，黃占斌 ，張歲岐,等.節(jié)水農(nóng)業(yè)[M].北京:清華大學出版社,2000:12-13.

[10] 山 侖，康紹忠，吳普特.中國節(jié)水農(nóng)業(yè)(精)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2004:68-90.