徐龍龍

（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東廣州510530）

溫室內二氧化碳施肥專利技術

徐龍龍

（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東廣州510530）

溫室內增施CO2氣肥是保障設施蔬菜、花卉等高產的重要措施。本文通過專利檢索、統計，初步分析了國內外溫室CO2施肥專利技術的概況，從而獲得了申請量趨勢及技術演進等信息，并對未來的專利申請進行了預測。

溫室；氣肥；二氧化碳；專利技術

CO2是植物進行光合作用的基本原料，對光合速率影響很大。溫室內栽培的植物，由于溫室內空氣流通很少，CO2得不到補充，植物進行光合作用又不斷消耗 CO2，使得溫室內的CO2含量遠遠不能滿足植物生長發(fā)育的需求。因此，在適宜濃度范圍內進行CO2施肥，對提高作物產量十分重要。在塑料大棚和日光溫室內增施CO2氣肥作為棚、室蔬菜優(yōu)質高產的措施之一，已在國內外廣泛應用[1-3]。本文從溫室中進行 CO2施肥的專利申請角度，探討CO2施肥技術的發(fā)展。

1 申請量分析

有關專利文獻的主要IPC分類號為A01G 9/18，分別在中國專利摘要庫（CNABS）與德溫特世界專利數據庫（DWPI），通過IPC分類號與關鍵詞聯合檢索，檢索對象限定在全球公開日或公告日在 1960年 ～2015之間的發(fā)明和實用新型專利申請，并對檢索結果進行了統計分析。

從申請量來看，溫室內CO2施肥技術專利申請量呈逐年上升趨勢，1960年 ～1980年處于技術起步初期；1986年后專利申請量逐年增加，其中 2006年 ～2015年專利申請總量大幅上升，技術進入良好的發(fā)展期。

20世紀60年代至80年代對溫室內 CO2施肥的專利技術主要集中在前蘇聯、日本、德國、美國等農業(yè)發(fā)達國家。從1990年開始，中國專利申請量呈現迅猛增長的趨勢，從 2005年開始，韓國的專利申請量也迅速增加，這與中韓兩國設施農業(yè)在此期間迅速發(fā)展有關。另外我國各企業(yè)單位對專利制度的重視以及民眾對知識產權的意識也在此期間逐漸增加，致使我國在此期間的專利申請量增加。同時，從上世紀80年代開始日本一直是本領域主要的專利申請國家之一，近年來其溫室內CO2施肥的專利量也在快速增長?？傮w來說，中、日兩國在溫室內CO2施肥領域的專利申請量占有絕對的主導地位。

2 技術功效分析

通過閱讀專利文獻，根據施用方式的區(qū)別，將檢索到的專利進一步細分為6個技術分支：有機物燃燒、純 CO2施肥、廢氣利用、化學反應、微生物分解、種養(yǎng)結合。

其中，利用有機物燃燒法和純CO2施肥法來增加棚溫、加快產氣速率、降低成本是目前研發(fā)的重點，專利布局較為密集，而環(huán)保、節(jié)省資源、安全可靠、操作簡便也是重要的技術追求。

有機物燃燒法通過燃燒石油、丙烷氣、煤、煤油、天然氣等產生CO2，該方法除提供CO2外，還可增加棚溫、增加光照。采用有機物燃燒法，對燃料要求嚴格，為避免產生有害氣體，還需要額外設置空氣過濾、尾氣凈化裝置，增加成本投資，但由于其能增加棚溫，因此使用較廣泛。

純CO2施肥法是該領域使用最多的一種施用方法，該方法便于控制時間和施用量，但成本較高。早在 1972年，前蘇聯專利SU413914A就采用CO2氣體通入溫室內，以提高作物產量。隨后幾十年內，各申請人對施用的具體方式和氣源進行了持續(xù)改進。例如采用液態(tài)CO2作為氣源，并用風扇使 CO2氣體均勻擴散，這種方法有氣體純度高及擴散快的優(yōu)點；使用干冰作為氣源，產氣量大，使用安全，但會降低溫室內的溫度，不利于作物生長。

廢氣利用法一般采用發(fā)電廠、鍋爐等產生的廢氣凈化后使用，具有環(huán)保、節(jié)省資源的優(yōu)點。

化學反應法一般采用碳酸氫鹽、碳酸鈣等物質與酸反應或直接加熱產生CO2氣體，其成本低，操作簡便，反應后的物質還可做為肥料，但產氣量較少。

微生物分解法采用人畜糞便、雜草莖葉等有機物分解發(fā)酵時放出 CO2氣體，其成本低、環(huán)保且能增加棚溫。在 1968年，美國專利US357767A提出了采用垃圾、廢水發(fā)酵產生CO2氣體用于溫室栽培的方法，但這種方法易產生有害物質污染農作物。其后更多的專利采用沼氣發(fā)酵的方式產生CO2氣體和甲烷氣體，而甲烷燃燒后可以增加棚溫，且產生 CO2氣體。采用人畜糞便等有機肥發(fā)酵也是一種理想的方式，例如東德1987年的專利 DD266954A，采用堆肥的方式產生 CO2氣體，發(fā)酵腐熟后的有機肥可以直接施用。但這些方法都存在CO2釋放量不易調節(jié)控制，且釋放緩慢的缺陷。

種養(yǎng)結合法通過與養(yǎng)殖家畜、水產，栽培食用菌等相結合，利用動物、真菌產生的 CO2濃度較高的空氣輸送到溫室中，再將溫室中CO2濃度較低的氣體交換到相應的養(yǎng)殖、栽培區(qū)。這種方式CO2產量少，作用緩慢，且不易控制。

3 結語

溫室CO2施肥技術的專利申請量逐年增長，尤其是中國專利申請突飛猛進，研發(fā)迅速，這體現了國內設施農業(yè)技術的快速發(fā)展以及知識產權意識的逐漸加強，然而在具體技術改進上，與國外相比，國內施肥技術還有很大的發(fā)展空間。

雖然本領域近年來申請量急劇增加，但進入21世紀后有關施用方式和氣源方面基本沒有新突破，這主要是因為近年來，隨著計算機技術的發(fā)展，自動化、智能化在溫室中的應用越來越普遍，對溫室內CO2施肥技術的改進也著重于裝置以及控制系統上的改進。

目前CO2氣肥種類較多，其中純 CO2增施法、化學反應法、施有機肥法和有機物燃燒法為常用方法。由于純CO2增施法具有清潔衛(wèi)生，便于控制時間和施用量等優(yōu)點；化學反應法具有操作簡單，反應后的生成物還可以直接用于肥料使用等優(yōu)點。預測在將來，純CO2增施法、化學反應法的溫室CO2施肥裝置專利申請量將進一步增加。

[1]王精明,等.溫室 CO2施肥技術及研究進展 [J].惠州學院學報（自然科學版）,2003,23(03)：63-67.

[2]曹紅紅,等.我國 CO2氣肥生成方法及發(fā)展趨勢[J].長江蔬菜,2001(06):25-27.

[3]曹紅紅,等.我國溫室大棚增施 CO2氣肥有關問題分析[J].北方園藝,2001(03):1-3.

S147

A

10.14025/j.cnki.jlny.2016.21.046

徐龍龍，碩士，國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，實習研究員，研究方向：專利審查。