三七种植技术专利分析

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　　摘 要：三七作为传统中药材是我国中药行业的重要原料资源。三七种植技术的创新发展对以其为原料的制药工业的可持续发展具有重要意义。本文以三七种植为技术主题的中国发明专利申请检索结果作为样本，对三七种植的相关专利技术进行统计分析，从时间分布、申请人类型、技术领域分布、主要申请人专利分布、关键技术等角度，对该领域的专利技术状况进行梳理，以期为国内三七种植领域的研究和创新提供借鉴。
　　关键词：三七;种植;专利分析
　　中图分类号：S567.23+6
　　 文献标识码：A
　　
　　三七（Panax notoginseng（Bruk）F.H.Chen）是五加科人参属植物，又名“田七”、“金不换”，屬于我国传统中药，在历代本草书籍中均有收载。三七性温，味甘、苦，归肝、胃经，具有活血化瘀、止血、消肿定痛等多种功效。现代医学研究表明，三七具有抗血栓、抗心律失常、抗心肌缺血、抗炎、抗肿瘤、镇静、镇痛、提高记忆力以及增强免疫力等多种药理作用，近些年被广泛应用于心脑血管系统、血液系统、神经系统以及免疫系统等各种疾病的临床治疗中，应用前景广阔[1]。
　　目前，含有三七的中成药品种多达400多个，如血塞通、复方丹参滴丸、复方血栓通胶囊等广泛使用的中成药均以三七为主要原料药材。因此，三七的品质和产量对以其为原料的制药工业有至关重要的影响。三七属于阴生植物，生长分布范围较窄，仅局限于N23°30′附近的中高海拔地区。三七的整个生长过程中均需要在遮荫条件下进行，喜好冬暖夏凉的气候和阴凉潮湿的生态环境。光照、温度、水分、土壤等均对三七栽培和内在品质有明显影响[2]。云南省文山州因其独特的土壤和气候环境而成为三七的原产地和全球主产区。近10a，随着三七市场日渐活跃，三七种植产区不断扩大，为保证三七的品质达到国际标准，标准化和精细化种植成为三七产业发展的重点。笔者以三七种植技术为入口进行专利分析，以期揭示三七种植产业的创新发展脉络，为企业研发及市场竞争提供可供参考的专利信息情报。
　　1 三七种植技术的中国发明专利申请概况
　　笔者在国家知识产权局自主开发的专利检索与服务系统（简称S系统）和IncoPat专利检索平台上以关键词作为主要检索手段获取专利信息。检索后，通过详细浏览去除技术主题明显不相关的噪音文献，得到265件以三七种植为技术主题的中国发明专利申请，以此作为分析的数据样本。检索时间截至2019年10月29日。由于专利申请公开时间相对滞后，2017年及以后的申请量数据并不能准确反映实际情况，实际的申请量可能会高于目前统计数据，该期间的数据仅供参考。
　　1.1 申请量的时间分布
　　三七种植技术在中国申请量的时间分布见图1。
　　由图1数据可见，我国三七种植的现代化发展起步较晚，2002年才出现第1件涉及三七种植技术的发明专利申请。2002—2011年为技术缓慢发展期，在此期间，年申请量均少于5件。2012年起，申请量总体处于持续增长阶段，分别在2016年、2018年出现申请量高峰。这与国家将中医药发展作为经济社会发展的重要战略举措密不可分。2015年出台的《中药材保护和发展规划（2015—2020年）》、2016年印发的《中医药发展战略规划纲要（2016—2030年）》、2018年编制的《全国道地药材生产基地建设规划（2018—2025年）》进一步为中药材产业尤其是道地药材发展指明了方向。在此阶段，随着国家和当地对中药材发展的重视，三七种植技术现代化也显现出快速发展的态势。
　　1.2 申请人分析
　　主要申请人及申请量（图2），不同申请人类型申请量分布情况（图3）具体如下。
　　由图2、3可见，在涉及三七种植技术的发明专利申请中，企业的申请量最高，约占47%，其次是高校及科研院所，约占40%，个人申请量则明显低于企业和高校及科研院所的申请量，可见，企业、高校及科研院所是主要的创新主体。在申请量排名前10的主要申请人中，高校及科研院所申请人占6席，企业申请人占4席。企业申请人中，文山苗乡三七科技有限公司的申请量最高，而其余3位企业申请人的申请量仅为3～4件，明显低于文山苗乡三七科技有限公司的申请量。在高校及科研院所申请人中，昆明理工大学的申请量最高，其次是云南农业大学，两者申请量相当，均明显高于其余4位高校及科研院所申请人的申请量。在申请量排名前10的申请人中，有8位申请人地处云南，这与云南作为三七的主产区有关，也反映出云南省对于三七种植技术进行创新的迫切需求。
　　1.3 技术领域分布
　　通过统计专利涉及的国际专利分类号（IPC），对三七种植技术涉及的主要技术领域和研究方向进行分析。三七种植的技术分布见表1。
　　从表1可以看出，涉及园艺、栽培、林业等的A01G是三七种植技术领域的最主要分类号，其次是A01C涉及种植、播种和施肥，以及C05G涉及肥料等领域。此外，在三七种植技术专利中，还涉及杀生剂（A01N、A01P），农业机械（A01B），新植物或获得新植物的方法（A01H），微生物或酶、变异或遗传工程、培养基（C12N）以及利用酶、核酸或微生物的测定或检验方法等（C12Q）技术领域。这些领域基本上涵盖了育种、栽培、防治病虫害、机械种植、检验等整个三七种植过程。
　　2 主要申请人的专利布局情况分析
　　文山苗乡三七科技有限公司是文山市苗乡三七实业有限公司的子公司及研发中心，主要涉及三七种植技术以及三七系列产品的研发。在对三七种植技术的申请人分析中可以看出，文山苗乡三七科技有限公司的申请量位居首位，是三七种植技术中最为活跃的创新主体。以下对文山苗乡三七科技有限公司有关三七种植技术的专利申请进行分析。
　　2.1 三七种植技术专利申请趋势及法律状态
　　文山苗乡三七科技有限公司涉及三七种植的专利申请量共47件（包含3件以文山市苗乡三七实业有限公司为申请人的专利申请）。最早的专利申请出现在2013年。这些专利申请主要集中于2013年、2015年、2016年和2018年，其中，2013年4件，2015年3件，2016年38件，2018年2件。在法律状态上，8件已被授予专利权，4件被驳回，33件处于审中状态，2件处于已公开状态。 　　2.2 技术领域分布
　　从图4可以看出，文山苗乡三七科技有限公司关于三七种植的专利申请的技术领域主要涉及种植和栽培（A01G和A01C），占比为63.2%。这些专利申请主要集中于连作土地的消毒或处理方法，无土、无农残、轮作、林下抚育等栽培方法的研发以及锈病、白粉病、黄芽柞水、疫霉病等病害的防治。此外，还有少量涉及育种、农业机械改进、杀虫剂、肥料等技术领域的专利申请，文山苗乡三七科技有限公司的创新活动基本涵盖了三七种植的各个方面。
　　2.3 重点专利申请
　　表3列出了部分重点专利申请的主要内容、当前法律状态等情况。由于文山苗乡三七科技有限公司的专利申请高峰期在2016年，大部分专利申请还处于实质审查阶段，已授权的专利主要为2013年的申请。在已授权的专利中，主要涉及三七种植的病虫害防治和土壤治理，自2016年起，开始出现涉及农业机械、快速选地等方面的专利申请。
　　3 关键技术分析
　　三七种植栽培技术主要包括选地和整地、建棚和作畦、播种和移栽、田间管理等工作[3]。在对涉及三七种植技术的专利申请梳理的过程中发现，三七品种选育和育种方法改进、土壤改良、防治病虫害以及种植和栽培技术改进构成了三七种植的关键性技术[4，5]。
　　3.1 抗病新品种的选育以及育种方法的改进
　　抗病新品种的选育主要采用生物学方法。2013年，中国中医科学院中药研究所（CN104278039A）提出利用RT-PCR技术从三七中克隆出病程相关功能基因用以培育三七抗病新品种。2018年，华大基因与文山市苗乡三七实业有限公司等联合申请的专利（CN110317893A，CN110317894A）中利用基因组技术精确定位三七总根重基因位点，进而开发出与其紧密相连的SNP标记，实现高产株的筛选，提高三七种植效益。
　　育种方法改进主要包括改良育苗基质、以化学剂或者包衣等方法处理三七种子或种苗、诱导法、组织培养方法等。2012年，云南远益园林工程有限公司和大理苍山植物园生物科技有限公司联合申请的专利（CN102627494A）中披露了一种三七种子漂浮育苗法，其中选用了由深层红土、腐殖土、珍珠岩、火烧园土、蛭石混合制成的栽培基质。2015年，云南三七科技资源药物研究有限公司（CN105191542A）将三七种子用4%～6%的CuSO4水溶液消毒处理后埋于湿润沙中。2016年，中国科学院昆明植物研究所（CN106172508A）提出用水溶性成膜材料、植物益生菌、生长素制成的水溶性凝胶，在三七种苗的根部表面形成生物膜，能够保证三七种苗的存活并改善三七后期生长的微生态环境。云南农业大学（CN105993938A）利用赤霉素诱导离体三七休眠芽出苗，杜云龙（CN105993871A）利用枝顶孢霉促进三七高萌发率。上述方法显著缩短育苗时间。
　　3.2 土壤改良
　　三七对生产环境的特殊要求以及品种的单一性，导致種植连作障碍严重，进而造成适宜种植的地块紧张，轮作周期缩短，严重影响了三七的产量和品质。目前，主要通过土壤改良技术，改善土壤的微生态环境，克服连作障碍，进而保障三七持续种植。
　　土壤改良技术主要包括采用物理、化学或生物学方法消毒或处理土壤，不同作物轮种，改良肥料等方法。物理方法主要采用射频杀菌（CN103495189A）、高温蒸汽输入（CN103918509A）、火烧（CN106034625A）、高温火焰焚烧（CN106332568A）等。化学方法则主要采用双氧水（CN103918509A）、二氧化氯（CN104488408A）、辣根素（CN104756800A）、氯化苦（CN104826150A）、棉隆（CN108293705A）等作为消毒剂或熏蒸剂单独或组合使用。生物学方法多采用植物益生菌发酵制成菌剂、植物益生菌与化学剂或者无机物等复合制成土壤调节剂等方法（CN1693420A，CN103045582A）。
　　对于轮作方式，云南省农业科学院药用植物研究所（CN103404343A）采用三七、玉米或者水稻、万寿菊、小麦、陆稻、三七轮作种植的方法缩短三七轮作周期。文山苗乡三七科技有限公司（CN106305095A）采用1a三七、2a水稻、1a紫苏的水旱轮作方法缩短三七种植连作间隔时间。文山高田三七中药饮片有限公司（CN109964770A）采用柠檬套种、种植诸葛菜进行压青，改善三七连作障碍。
　　此外，还出现了物理处理土壤与轮作联用以及施用改良有机肥等方法。文山苗乡三七科技有限公司在CN108293344A中公开了在三七种植后的土地上种植水稻，随后添加细沙与表层土壤并施加有机肥以减轻三七种植的连作障碍;在CN108314557A中施用由自制火土、油枯、羊粪经堆料、发酵制成有机肥，施用后可使得同一块土壤中可以连续2轮次或更多轮次进行三七种植。
　　3.3 栽培和种植技术
　　三七种植技术包括套种、间种、林下种植、无土栽培等。套种或间种主要利用不同植物间相生的特性增加种植作物的产量和增强抗病性。经浏览文献看出，与三七套种、间种的主要作物包括佛手瓜、万寿果、茶树、李子、川滇桤木、石斛、大果山楂等。
　　林下种植主要利用林下阴凉的环境和丰富的腐殖层为三七生长提供有利条件，对克服连作障碍有重要意义。云南维和药业无量药谷种植有限公司（CN103392472A）提出一种林下三七的种植方法，其中合理选择林下土地，利用仿生作穴播种自然落种繁育技术等一系列野生抚育方法，人为创造适合三七生长发育的生态环境，加快恢复三七野生资源，提高三七药材的品质。
　　无土栽培或种植则侧重于对栽培或种植基质的创新。云南农业大学采用沸石、玉米杆发酵有机肥和蛭石或珍珠岩作为无土栽培的基质使用（CN102972266A，CN102972264A），或者以纯净水作为溶剂，添加氯化铵、硝酸钠、水溶性磷酐、水溶性氧化钾等成分制成营养液对三七水培（CN105948861A）。文山苗乡三七科技有限公司则以泥炭、甘蔗渣、珍珠岩、蛭石、菇渣和椰糠制成基质解决三七无土栽培等问题（CN106305396A）。 　　此外，在有关种植和栽培技术的专利中，还包括涉及农业机械以及种植装置等改进的申请，如播种机、种植架、遮阳棚、防霜棚、避雨装置、温室工作设施、节水灌溉装置等，这在一定程度上提高了三七种植的效率，对三七种植工业产业化有重要意义。
　　3.4 防治病虫害
　　根腐病、疫霉病、黑斑病、黄锈病、白粉病、蛞蝓等是三七种植中常见的病虫害。在土壤改良阶段，通常在种植前对土壤进行消毒灭菌等以降低病害发生的可能性。在种植阶段，不仅要考虑防治病虫害的有效性，还需考虑可能出现的农残高等问题。开发植物来源的药剂以及生物学方法、物理学方法等绿色环保技术显得尤为重要。
　　昆明线敌生物科技有限公司（CN103314814A）利用防治根结线虫的植物源制剂防治三七根腐病。云南师范大学（CN104371952A）利用伯克氏菌菌株（保藏编号CGMCC No.9733）防治三七种植中的土传病害。云南中医学院（CN105409654A）将黄花蒿、松针和已腐熟树皮混匀制成覆盖基质覆盖于种植三七的土壤表面抑制三七根腐病的发生。文山苗乡三七科技有限公司（CN106305230A）对白粉病发病中心进行隔离，通过防风控制、湿度控制、温度控制、施药防治对隔离区进行白粉病防治控制。
　　4 总结与建议
　　中药材质量一直以来是中药产业健康发展战略的基础，近年来，随着国家对中医药产业的大力扶植以及人们对中药需求的日益增长，对中药材原料的品質提出了新的要求和挑战。中药材种植作为中医药产业链的上游环节，直接影响着中药材的质量和产量，成为中医药产业发展的限制性环节之一。
　　在对三七种植技术的国内专利申请进行分析时发现，涉及三七种植技术的专利申请主要集中于2015—2018年期间，因此，大量专利申请仍处于审中状态，授权的专利申请比例相对较低，仅为16.6%。同时，三七种植的特殊地域性导致各地区之间发展不平衡。在三七的主要种植地区，领军企业较少，除了文山苗乡三七科技有限公司之外，其它企业申请人零散分布，当地高校和科研院所的专利申请量虽然较高，但是企业与高校的联合申请较少，大多各自为战，这导致创新动力不足，整个行业竞争力有待提升。基于本文对三七种植技术专利情况的分析，笔者提出以下建议。
　　4.1 促进产学研一体化发展，激发企业创新活力
　　企业和高校及科研院所是三七种植技术中最为主要的创新主体。企业应加强与高校等科研单位的联合研发，利用高校和科研院所的科研能力突破技术瓶颈，促进技术创新在产业上的应用。要充分发挥龙头企业在整个行业中的引领作用，带动行业创新发展。如，文山苗乡三七科技有限公司作为三七种植领域的重要申请人和龙头企业，近年来已开始寻求与研究院所的合作，在今后发展中，可以考虑与昆明理工大学、云南农业大学等当地高校加强合作与交流，将当地高校的科研成果产业化，同时为自身的技术创新注入新的动力，进而带动云南三七种植产业的创新发展。
　　4.2 提升三七种植技术的整体科技水平
　　从应用技术领域分析上看，三七种植技术已从单纯的病虫害防控等向科学育种育苗、农业机械改进、标准化种植栽培等多元化创新上转变。今后应重点发展育种创新、生态种植、机械化生产、信息化管理等技术，主要包括采用以基因组学等的先进生物技术选育优良品种;开展物理和生物防治等绿色防控技术，降低农残量，提升药材品质;研发适用于三七生产、采收、加工、病虫害防控的高效实用机械农具，提升三七药材生产效率;推进信息化管理技术在三七种植生产中的应用，提升生产信息化水平等。
　　国内三七种植企业要密切关注种植技术的新发展，通过技术创新构建现代化、标准化的三七种植生产体系，提升三七药材品质和供给能力，这对制药产业发展乃至于传统中医药的传承发展都具有重要意义。
　　参考文献
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　　[2]《南国神草 三七》编委会.南国神草 三七[M].昆明：云南科技出版社，2016：53-57.
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　　[4]陈中坚，魏富刚，董林林，等.三七持续种植关键技术[J].世界科学技术-中医药现代化，2017（10）：1629-1634.
　　[5]陈雅雪，佘丽娜.专利技术发展动力机制的行动者网络理论研究-以三七种植专利为例[J].云南农业大学学报（社会科学），2018（5）：88-93.
　　（责任编辑 周康）
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