溫室內(nèi)二氧化碳施肥專利技術(shù)

徐龍龍

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州510530）

溫室內(nèi)二氧化碳施肥專利技術(shù)

徐龍龍

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州510530）

溫室內(nèi)增施CO2氣肥是保障設(shè)施蔬菜、花卉等高產(chǎn)的重要措施。本文通過(guò)專利檢索、統(tǒng)計(jì)，初步分析了國(guó)內(nèi)外溫室CO2施肥專利技術(shù)的概況，從而獲得了申請(qǐng)量趨勢(shì)及技術(shù)演進(jìn)等信息，并對(duì)未來(lái)的專利申請(qǐng)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

溫室；氣肥；二氧化碳；專利技術(shù)

CO2是植物進(jìn)行光合作用的基本原料，對(duì)光合速率影響很大。溫室內(nèi)栽培的植物，由于溫室內(nèi)空氣流通很少，CO2得不到補(bǔ)充，植物進(jìn)行光合作用又不斷消耗 CO2，使得溫室內(nèi)的CO2含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足植物生長(zhǎng)發(fā)育的需求。因此，在適宜濃度范圍內(nèi)進(jìn)行CO2施肥，對(duì)提高作物產(chǎn)量十分重要。在塑料大棚和日光溫室內(nèi)增施CO2氣肥作為棚、室蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的措施之一，已在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用[1-3]。本文從溫室中進(jìn)行 CO2施肥的專利申請(qǐng)角度，探討CO2施肥技術(shù)的發(fā)展。

1 申請(qǐng)量分析

有關(guān)專利文獻(xiàn)的主要IPC分類號(hào)為A01G 9/18，分別在中國(guó)專利摘要庫(kù)（CNABS）與德溫特世界專利數(shù)據(jù)庫(kù)（DWPI），通過(guò)IPC分類號(hào)與關(guān)鍵詞聯(lián)合檢索，檢索對(duì)象限定在全球公開(kāi)日或公告日在 1960年 ～2015之間的發(fā)明和實(shí)用新型專利申請(qǐng)，并對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

從申請(qǐng)量來(lái)看，溫室內(nèi)CO2施肥技術(shù)專利申請(qǐng)量呈逐年上升趨勢(shì)，1960年 ～1980年處于技術(shù)起步初期；1986年后專利申請(qǐng)量逐年增加，其中 2006年 ～2015年專利申請(qǐng)總量大幅上升，技術(shù)進(jìn)入良好的發(fā)展期。

20世紀(jì)60年代至80年代對(duì)溫室內(nèi) CO2施肥的專利技術(shù)主要集中在前蘇聯(lián)、日本、德國(guó)、美國(guó)等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。從1990年開(kāi)始，中國(guó)專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)迅猛增長(zhǎng)的趨勢(shì)，從 2005年開(kāi)始，韓國(guó)的專利申請(qǐng)量也迅速增加，這與中韓兩國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)在此期間迅速發(fā)展有關(guān)。另外我國(guó)各企業(yè)單位對(duì)專利制度的重視以及民眾對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的意識(shí)也在此期間逐漸增加，致使我國(guó)在此期間的專利申請(qǐng)量增加。同時(shí)，從上世紀(jì)80年代開(kāi)始日本一直是本領(lǐng)域主要的專利申請(qǐng)國(guó)家之一，近年來(lái)其溫室內(nèi)CO2施肥的專利量也在快速增長(zhǎng)。總體來(lái)說(shuō)，中、日兩國(guó)在溫室內(nèi)CO2施肥領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量占有絕對(duì)的主導(dǎo)地位。

2 技術(shù)功效分析

通過(guò)閱讀專利文獻(xiàn)，根據(jù)施用方式的區(qū)別，將檢索到的專利進(jìn)一步細(xì)分為6個(gè)技術(shù)分支：有機(jī)物燃燒、純 CO2施肥、廢氣利用、化學(xué)反應(yīng)、微生物分解、種養(yǎng)結(jié)合。

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

有機(jī)物燃燒法通過(guò)燃燒石油、丙烷氣、煤、煤油、天然氣等產(chǎn)生CO2，該方法除提供CO2外，還可增加棚溫、增加光照。采用有機(jī)物燃燒法，對(duì)燃料要求嚴(yán)格，為避免產(chǎn)生有害氣體，還需要額外設(shè)置空氣過(guò)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(lǐng)域使用最多的一種施用方法，該方法便于控制時(shí)間和施用量，但成本較高。早在 1972年，前蘇聯(lián)專利SU413914A就采用CO2氣體通入溫室內(nèi)，以提高作物產(chǎn)量。隨后幾十年內(nèi)，各申請(qǐng)人對(duì)施用的具體方式和氣源進(jìn)行了持續(xù)改進(jìn)。例如采用液態(tài)CO2作為氣源，并用風(fēng)扇使 CO2氣體均勻擴(kuò)散，這種方法有氣體純度高及擴(kuò)散快的優(yōu)點(diǎn)；使用干冰作為氣源，產(chǎn)氣量大，使用安全，但會(huì)降低溫室內(nèi)的溫度，不利于作物生長(zhǎng)。

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

化學(xué)反應(yīng)法一般采用碳酸氫鹽、碳酸鈣等物質(zhì)與酸反應(yīng)或直接加熱產(chǎn)生CO2氣體，其成本低，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)后的物質(zhì)還可做為肥料，但產(chǎn)氣量較少。

微生物分解法采用人畜糞便、雜草莖葉等有機(jī)物分解發(fā)酵時(shí)放出 CO2氣體，其成本低、環(huán)保且能增加棚溫。在 1968年，美國(guó)專利US357767A提出了采用垃圾、廢水發(fā)酵產(chǎn)生CO2氣體用于溫室栽培的方法，但這種方法易產(chǎn)生有害物質(zhì)污染農(nóng)作物。其后更多的專利采用沼氣發(fā)酵的方式產(chǎn)生CO2氣體和甲烷氣體，而甲烷燃燒后可以增加棚溫，且產(chǎn)生 CO2氣體。采用人畜糞便等有機(jī)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(chǎn)生 CO2氣體，發(fā)酵腐熟后的有機(jī)肥可以直接施用。但這些方法都存在CO2釋放量不易調(diào)節(jié)控制，且釋放緩慢的缺陷。

種養(yǎng)結(jié)合法通過(guò)與養(yǎng)殖家畜、水產(chǎn)，栽培食用菌等相結(jié)合，利用動(dòng)物、真菌產(chǎn)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(yīng)的養(yǎng)殖、栽培區(qū)。這種方式CO2產(chǎn)量少，作用緩慢，且不易控制。

3 結(jié)語(yǔ)

溫室CO2施肥技術(shù)的專利申請(qǐng)量逐年增長(zhǎng)，尤其是中國(guó)專利申請(qǐng)突飛猛進(jìn)，研發(fā)迅速，這體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，然而在具體技術(shù)改進(jìn)上，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)施肥技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。

雖然本領(lǐng)域近年來(lái)申請(qǐng)量急劇增加，但進(jìn)入21世紀(jì)后有關(guān)施用方式和氣源方面基本沒(méi)有新突破，這主要是因?yàn)榻陙?lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化、智能化在溫室中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，對(duì)溫室內(nèi)CO2施肥技術(shù)的改進(jìn)也著重于裝置以及控制系統(tǒng)上的改進(jìn)。

目前CO2氣肥種類較多，其中純 CO2增施法、化學(xué)反應(yīng)法、施有機(jī)肥法和有機(jī)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(shí)間和施用量等優(yōu)點(diǎn)；化學(xué)反應(yīng)法具有操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)后的生成物還可以直接用于肥料使用等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)測(cè)在將來(lái)，純CO2增施法、化學(xué)反應(yīng)法的溫室CO2施肥裝置專利申請(qǐng)量將進(jìn)一步增加。

[1]王精明,等.溫室 CO2施肥技術(shù)及研究進(jìn)展 [J].惠州學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2003,23(03)：63-67.

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

[3]曹紅紅,等.我國(guó)溫室大棚增施 CO2氣肥有關(guān)問(wèn)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(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，實(shí)習(xí)研究員，研究方向：專利審查。