基于专利视角的中国盐碱地化学改良技术研究现状与分析①

朱 伟

(国家知识产权局专利局化学发明审查部 北京100086)

盐碱地是指表层积聚过量盐碱成分的土地，具有盐分含量和pH值高、表层易板结、透气性和透水性差、营养成分含量低等特点［1-2］，植物在盐碱地中大多难以存活［3-4］。根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，中国盐碱地有近一亿公顷，主要分布在滨海、西北、东北等地区，且面积和分布区域呈现持续扩大趋势［5-7］。盐碱地现已成为影响中国耕地质量和生态环境的一项主要因素，对农牧业和生态产业的良性发展产生了极大的负面影响［6-9］。

改良盐碱地是提升土壤质量进而促进农林生态发展的重要抓手。《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020年）》在“重点领域及其优先主题”中明确了“生态脆弱区域生态系统功能的恢复重建”和“综合开发农林生态技术，保障农林生态安全”两大相关内容［10］。伴随着政策引导和扶持，盐碱地改良技术近年发展很快，逐步形成了以化学改良、物理改良、水利改良和生物改良为核心的4类治理体系［9，11-13］。其中，化学改良投资小、见效快，且配方与性能可调可控，因而在研发和实践应用中备受关注［13］。目前，国内关于盐碱地化学改良的专业性或综述性研究已有诸多报道［14-18］，但是报道内容大多着眼于理论或基础性实验研究，对技术实用性缺少足够关注。

专利技术是实用性和靶向性很强的专业技术集合。2008年《国家知识产权战略纲要》颁布实施以来［19］，中国发明专利年申请量大幅上升，已连续数年突破百万。与此同时，基于专利大数据的专利技术分析越来越受到重视，正逐渐成为创新创业主体实施科研立项、产业规划、企业合作等活动的重要决策依据。例如自2010年起，国家知识产权局每年都会面向特定产业，牵头联合产业企业共同开展专利分析普及推广项目，从全球整体态势、关键技术、典型企业专利布局及运用策略等方面开展研究，以此引导企业提高利用知识产权参与国际竞争的能力［20-21］。系统的专利技术分析对了解产业现状及后续技术发展具有很高的借鉴和参考价值。

鉴于此，笔者拟从专利视角对中国盐碱地化学改良技术进行梳理，剖析技术主要特点和存在的问题，并提出改进建议，以期为中国盐碱地治理技术的发展和专利技术的推广提供支撑。

1 材料与方法

基于中国专利文摘数据库（CNABS），借助关键词（盐碱/盐渍/盐土/碱土/盐化土/碱化土）和国际专利分类号（IPC～C09K17）对盐碱地化学改良相关领域截止2020年03月06日已公开的中国发明专利申请进行了全面检索（检索日期为2020年03月07日），得到申请1 118件。随后通过逐件阅读筛查，获得以化学改良盐碱地为技术核心的申请共计863件。

2 结果与分析

2.1 专利申请发展态势

2.1.1 申请量增长情况

以化学改良盐碱地为技术核心的中国发明专利申请的数量整体呈现快速增长态势。图1为盐碱地化学改良技术领域中国发明专利年申请量的变化趋势，大致可分为3个阶段。1992～2008年为第一阶段即萌芽期，该阶段年申请量维持在较低水平，除2006年外均未超过10件，就申请数量而言是名副其实的小领域；2009～2014年为第二阶段即发展期，受益于2008年《国家知识产权战略纲要》颁布实施后的政策扶持，该阶段年申请量明显上升，2014年已达到43件；2015年至今属于第三阶段即爆发期，随着人们专利意识的提升，该阶段申请量迎来爆发式增长，2015年首次突破100件，2016年和2017年达到峰值，均超过了160件。

近两年，为培育高价值专利和遏制低质量申请，国家知识产权局稳步实施专利质量提升工程［22-23］，在此形势下，2018年和2019年的申请量相较于前两年有所回落，但仍保持在较高水平。

2.1.2 申请人分布

不同地域的盐碱地，其地质条件和土壤组成不尽相同甚至存在较大差异，因此盐碱地改良技术具有较强的地域特性。在申请人国内外分布方面，上述863件专利申请以国内申请为主，共计有860件，而国外申请仅涉及日本、韩国和美国各1件。国内外申请在申请总量中的占比分别为99.65%和0.35%。

863件专利申请的申请人类型分布情况见图2。其中，企业申请所占比例最高，达到申请总量的55.7%；科研单位和大专院校的比例分别为10.4%和14.4%。相对而言，个人申请在该领域申请总量中所占比例更高，达到15.9%。盐碱地化学改良技术研发成本和技术门槛相对较低的特点，可能是导致个人申请占比较高的重要因素。

在具体申请人方面，盐碱地化学改良技术领域的分布极为分散。申请的单位及个人的统计数达到500余项，绝大多数申请人仅有1件申请。申请量排名前十的单位及个人详见表1。申请量超过50件的申请人仅有1家企业，申请量达到8件便已排进前十；前十位申请人的申请量之和为233件，仅占申请总量的27%。

2.1.3 法律状态分析

截止检索日，863件申请中经过实质审查结案的有455件，结案类型分布情况见图3。可以看出，被授予发明专利权的有196件，仅占结案总量的43.1%。低授权率与专利申请质量特别是技术创新度及申请文件撰写质量不高密切相关。驳回和撤回（意指申请人在审查过程中主动放弃）的申请分别有117和142件，分别占结案总量的25.7%和31.2%。

表1 申请量排名前十的单位及个人

为进一步了解授权专利质量，笔者对196件授权专利的法律状态做了追踪。统计结果显示，目前处于专利权有效状态的仅137件，已有59件专利因未缴纳年费而处于失效状态，失效比例高达30.1%；已失效专利中又以非企业专利权人为主，共有51件，占已失效专利量的86.4%。高比例失效说明该领域在专利后续管理，如技术推广等环节存在明显不足。

2.2 专利技术主要特点

盐碱地具有盐分含量和pH值高、表层易板结、透气性和透水性差、营养成分含量低等特点。化学改良技术的核心在于对盐碱地增施化学物质，消除或缓解上述不良特性，以达到改善土壤性状的目的。分析显示，当前盐碱地化学改良专利技术整体上呈现出以下2个主要特点。

2.2.1 以多机理综合治理为导向

依据化学物质在盐碱土壤中的作用途径，化学改良机理大致可分为5类，包括脱除土壤盐分、酸碱中和、改善土壤结构（如增强土壤团粒结构）、消除重金属污染以及提高土壤肥力［2，24-27］。

根据申请文件中对组分功能及发明技术效果的记载，笔者对上述以化学改良盐碱地为技术核心的863件申请中涉及的机理进行了统计分析。结果表明，倚重多机理协同治理是该领域专利技术最主要的特点，通过不同组分的选用组合来实现多途径的高效改良。依据所涉机理数量归类后，各类申请在申请总量中的比例分布情况见图4。其中，涉及一种、两种、三种、四种和五种机理的专利申请分别有52、134、234、405和38件，分别占到申请总量的6.0%、15.5%、27.1%、46.9%和4.4%；涉及3种以上机理的专利申请的比例高达78.4%。

863件专利申请中的所有机理组合方式及对应的申请量分布情况见图5。脱除土壤盐分、酸碱中和、改善土壤结构以及提高土壤肥力4种机理相组合的方式明显更受关注，对应申请量达到383件，占申请总量的44.4%；其次，涉及脱除土壤盐分、改善土壤结构以及提高土壤肥力三者组合对应的申请量为102件，占申请总量的11.8%。其余方式则均未超过百件。

图5 的左下部显示了不同机理在863件申请中的使用频次（即相关申请量）情况。根据数量排序，改善土壤结构、提高土壤肥力、脱除土壤盐分、酸碱中和以及消除重金属污染的相关申请量分别为775、767、624、577和89件，分别占申请总量的89.8%、88.9%、72.3%、66.9%和10.3%。前4类机理的使用频次较高，相比之下，消除重金属污染的使用频次很低，这一点与盐碱地并非均涉及重金属污染有关。若土壤中不含或仅含少量活性重金属离子，则确定改良措施时通常无需考虑消除重金属污染的问题。

2.2.2 以开发优质原料为抓手

原料选配是盐碱地化学改良技术的核心。早期改良剂在选用原料时倾向于“就地取材”，而现阶段对原料筛选提出了更高要求，在低成本和高改良效果的基础上，需要更多地考虑节能和环保因素。

以使用天然矿土资源（如沸石、凹凸棒土、硅藻土、泥炭等）和废弃物再利用（如脱硫石膏、粉煤灰、农作物残体、农家肥等）为代表，现阶段国内盐碱地化学改良专利技术在原料选择方面较好地体现了优质、高效、节能、环保的发展理念。在863件申请中，同时涉及使用天然矿土资源和废弃物再利用的申请达到317件，占申请总量的36.7%；单独涉及天然矿土资源和废弃物再利用的申请分别有76和342件，分别占申请总量的8.8%和39.6%；两者均未涉及的申请仅128件，占申请总量的14.8%，且以早期申请为主。

这些申请中载明的原料种类总数超过百种，相对而言，使用天然矿土资源和废弃物作为原料的比例显得尤为突出。应用实例证实［24-27］，在盐碱土壤中施用天然矿土原料不仅能够脱除土壤盐分并增强土壤团粒结构，而且能提供大量矿物质营养元素，也不会带来任何污染；使用废弃物原料则能够脱除土壤盐分，降低土壤pH值，显著改善土壤团粒结构以及提高土壤肥力。两类原料在盐碱地化学改良中功效显著，同时对废弃物而言是一条高效的增值利用途径。

3 结论与展望

3.1 结论

通过上述盐碱地化学改良相关专利分析，获得的主要结论如下。

（1）盐碱地化学改良技术领域的中国发明专利申请量在近年特别是2015年以来快速增长，且企业、科研单位、大专院校、个人作为创新主体均占很大比例，表明行业整体的专利意识在技术发展过程中有了明显增强，这对行业的良性可持续发展有着非常大的推动作用。

（2）国内申请在该领域内占据绝对主导地位，但在具体申请人分布方面极为分散，暂未出现具有明显技术和影响力优势的龙头或引领型创新主体。

（3）整体而言，现阶段盐碱地化学改良专利技术具有以多机理综合治理为导向和以开发优质原料为抓手两大技术特点。对盐碱地而言，基于单一机理的改良措施很难从根源上解决问题，多机理综合治理是技术发展的必然结果，而在各机理组合方式中，脱除土壤盐分、酸碱中和、改善土壤结构以及提高土壤肥力4种机理相组合的方式明显更受关注。在原料选用方面，该领域专利技术以天然矿土资源和废弃物利用为代表，契合优质、高效、节能、环保的发展理念，贴合社会需求，具有很好的时代性和前瞻性。

3.2 存在的问题

现阶段中国盐碱地化学改良领域发展态势良好，但仍然面临一些问题，较为突出的有适用土壤针对性研究不足、申请文件撰写质量不高、专利管理水平较低等。

针对实验设计方案中所采用的单点并联接地设计方案，与单点串联联接地方案对比，对于输入信号噪声的抑制对比结果如图8、图9所示。

3.2.1 适用土壤针对性研究不足

盐碱地改良技术具有较强的地域特性。由于不同地域盐碱地的地质条件和土壤组成不尽相同甚至存在较大差异，同一种化学改良剂在不同地域的改良效果可能存在很大区别，因此，确定改良技术的最适用土壤类别对后续的技术推广和应用有重要意义。但在专利技术层面，当前的863件申请中超过80%的申请仅被视为普适性的改良措施，缺乏对最适用盐碱土壤组成或类别的深入研究。

3.2.2 专利申请文件撰写质量普遍不高

专利申请文件作为具备法律效力的文件，其承载了要求保护的技术方案，其中原始记载的内容是确认发明对现有技术是否做出技术贡献的基础，是判定专利申请能否被授予专利权的依据。通常来说，申请文件应当围绕发明要解决的技术问题，对采用的技术方案进行充分阐述，并提供具有足够信服力的实验数据以证实其技术效果。研究中发现，当前中国盐碱地化学改良领域专利申请文件的撰写质量普遍不高，突出表现在：对发明要解决的技术问题描述不清晰；缺乏必要的实验数据或实验数据不完善。这些缺陷使得专利审查员在实质审查时无法准确界定并认可专利技术的创新性，进而对授权前景带来了不利影响。

申请被授予专利权后每年须缴纳年费以维持专利有效性。处于有效状态的专利技术具有独占属性，转化实施后不仅能够促进产业技术发展，而且能够带来丰厚的经济回报。而若技术长期未能转化产生效益，在逐渐增长的年费压力下，专利将成为负资产，此时专利权人将以停止缴纳年费的方式放弃专利权。

专利技术转化依赖于授权后的后续管理，其中技术推广是关键，配套技术及配套工艺设备的开发亦是必须考虑的内容。当前，中国盐碱地化学改良领域授权专利的失效比例已超过30%，非企业专利权人更是占已失效专利量的86.4%。如此高的失效比例反映出该领域在专利的后续管理方面存在明显不足。其中，笔者认为，技术推广和资本引入程度低是技术无法顺利转化，进而导致专利失效的主要原因。一方面，专利技术因得不到充分展示而无法被市场知晓，致使未能打破技术供需双方信息不畅的局面；另一方面，配套技术及配套工艺设备的研发与生产、推广等均需要资金投入，若未引入充足资本，资金实力将成为技术转化的障碍，这对非企业专利权人而言更突出。

3.3 建议和展望

针对盐碱地化学改良领域当前存在的上述问题，笔者认为可以从以下几个方面开展相关工作。

3.3.1 加大技术研发深度

在现有研发模式的基础上，重点关注盐碱地改良技术的地域特性，做好土壤盐碱化起因和现状的调查，细化和明确最适用盐碱土壤的组成或类别，做到“因地制宜”，由此逐步形成一批应用性和靶向性更强的核心技术，为后续推广和应用打下坚实的基础。

3.3.2 重视并提高专利申请文件的撰写质量

通过学习不断加深对专利法律法规的理解，完善撰写技巧，确保以清楚、完整的方式将该技术呈现在申请文件中；必要时，宜委托具有相关专业背景的专利代理人以协助完成申请文件。

3.3.3 进一步提升专利管理水平

针对已通过验证的专利技术，一方面要加大推广力度，充分利用现有的专利信息平台及相关领域学术会议等技术交流渠道，通过挂牌、宣讲、路演等方式进行多方位展示，促进专利技术信息的流通扩散；另一方面要积极引入投资，寻求与同领域企业的合作，灵活采用专利许可、技术入股等方式整合资源，共同推进成果转化。

随着国内对优质土地资源的持续需求，盐碱地化学改良技术必将得到越来越多的关注和更大发展，并在盐碱地改良领域持续发挥积极和重要的作用。