电或磁处理促进植物生长专利技术综述.pdf

知识产权与专利导航河南科技Henan Science and Technology总第807期第13期2023年7月收稿日期：2023-03-21作者简介：周兰娟（1990），女，硕士，助理研究员，研究方向：植物栽培。电或磁处理促进植物生长专利技术综述周兰娟（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东广州510535）摘要：【目的目的】通过分析电或磁处理促进植物生长技术领域的发展概况及专利发展趋势，为该领域深入研究提供参考。【方法方法】介绍了国内外采用电或磁处理促进植物生长技术的发展历程，阐述了该技术领域中的关键技术原理及其应用，并对采用电或磁处理促进植物生长技术的专利情况进行分析。【结果结果】随着电、磁处理植物技术研究的不断成熟和发展，其在农业中的应用日趋广泛，近两年更是处于快速发展阶段。【结论结论】能够初步预测，日后该技术的专利申请量还将处于上升趋势，并逐渐步入产业化应用阶段。关键词：电；磁；植物；生长中图分类号：S129文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）13-0129-04DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.13.026Patent Review of Electrical or Magnetic Treatment PromotingPlantGrowthZHOU Lanjuan(Patent examination cooperation Guangdong center of the patent office,CNIPA,Guangdong 510535,China)Abstract:Purposes By elaborating on the development of electrical or magnetic technology promotingplant growth and analyze the patent development trend,this study provides reference for in-depth research in this field.Methods this paper first introduces the development of worldwide electrical or magnetic technology promoting plant growth,expounds the key technology principle and application,andthen analyzes the patent status of electrical or magnetic technology promoting plant growth.FindingsWith the development of the electrical or magnetic technology,its application in agriculture is becomingmore and more extensive,especially rapid in the last two years.Conclusions Therefore,we can preliminarily predict that the number of the patent application will increase,and gradually step into the stage ofindustrial application.Keywords:electric;magnetic;plant;growth0引言生物技术是21世纪高新技术产业化研究的重点领域，电场作为对生物有着重要影响的因素之一，对它的研究始于18世纪中期，经过了很长一段时间后才开始受到科学工作者的重视，并逐步由宏观领域拓展到微观领域，研究的范围也逐步涉及众多不同的生物种类，包括植物、动物、微生物和人。利用高压电场处理植物的种子，提高种子活力，是电生物效应研究最早、范围最广的领域，其研究对象范围也不断拓宽，从经济作物到大田作物，从药用植物到蔬菜、水果和树木等。随着电场处理促进植物生长技术不断被人们熟知，磁处理促进植物生长技术也逐渐步入新的研究阶段。1电处理技术及其应用1.1原理在宏观上，将植物置于高压电场中，观察植物130第13期生长发育情况，可以发现高压电场对植物的生长发育均具有促进作用。微观机理的研究结果表明，经过电场处理后，植物的基因表达增强，蛋白质合成加速，酶含量增加，酶活性增强，进而加快了各种生化反应速度，促进植物生长。1.2农业应用1.2.1脉冲电刺激。采用脉冲电刺激植物的方法，可以有效消除直流电刺激引起的电银极化现象。脉冲刺激器经电阻给每一电极提供刺激电位对植物进行刺激，能够促进植物的生长发育。1.2.2电场处理。电场处理能提高植物种子，如烟草等的发芽势和发芽率，同时促进植物生长，主要包括空间电场、植物的电定向和电诱导生根等技术。在快速生长的组织培养中，由于失去植物其他部分电流的影响，细胞有可能丧失平行的定向作用，而施加外加电流就会使细胞再排列起来，从而增加形成器官的潜力。1.2.3电照明装置。通过远红外光处理、夜间断照明或改变照明用光波可有效调节植物生长发育。在植物照明装置中设置至少一个LED或所述多个量子点的尺寸分布被设置成产生与光合作用有效辐射（PAR）光谱类似的聚集体发射光谱，除了发射光谱省去黄绿光（500600 nm）或提供极低强度的黄绿光（500600 nm）且包括在远红外光700800 nm谱带中的高强度光谱特征，可提高光合作用，改良植物光形态，促进植物生长。近年来，随着其他相关领域的发展，植物照明装置还可与二氧化碳处理装置、冷却装置或控制装置等结合，以实现植物生长的智能化控制1-5。2磁处理技术及其应用2.1原理磁场引起的生物效应比较广泛，会对植物造成多方面的影响，不仅在形态上，对植物的生理机能也会产生影响。磁处理植物微观机理的研究表明，植物经磁场处理后，基因表达增强，酶含量增加，酶活性增强，因而加快了各种生化反应速度，促进植物生长发育。目前，磁场处理在植物种子中的研究和应用较多，种子磁化处理是播前处理的一种有效方法。种子磁化后可在短时间内保持微磁性，具有微磁性的种子可将土壤中的铁磁性物质吸引到种子周边环境中，有利于种苗后期的健壮生长。土壤中的铁、锌、镁、钼等都是植物生长必需的微量元素，足够的微量元素为日后植株的生长和丰产奠定了富足的物质基础，磁处理技术因具有生理损伤小、操作简单、快速有效等特点被广泛应用于农业研究与农业生产。2.2农业应用2.2.1磁场处理。磁场处理包括静磁场和梯度磁场等。用静磁场处理植物种子或球茎，可显著提高其产量。用0.15 T磁场强度的恒定磁场装置处理蝴蝶兰球莲2周，球茎增殖量增大，且S极比N极效果更为明显。梯度磁场可由6对（12块）磁板组成，南北极相间排列，每块磁铁的磁场强度为3.18104 A/m，磁场装置带有传动带，处理材料时，将材料放在传送带上，在一定的时间内通过梯度磁场。梯度磁场除了会在生物体内引起一般的磁效应外，还由于电磁感应，产生相应电流引起电效应，因此梯度磁场比恒定磁场具有更广阔的应用前景，可促进药用植物，如山药等的生长。2.2.2磁水灌溉使用取值范围为 3.5136 mT的磁场装置处理灌溉用水，将蔬菜，如芹菜、豌豆等用磁处理水灌溉，可有效促进蔬菜增产，如经过磁水灌溉的芹菜增产23%，豌豆增产7.8%。3专利情况分析3.1A01G7/04分类号简析3.1.1A01G7/04 分类号释义。根据 国际专利分类定义（2023.01 版）：“A01G 园艺；蔬菜、花卉、稻、果树、葡萄、啤酒花或海菜的栽培；林业；浇水（水果、蔬菜、啤酒花等类植物的采摘入A01D46/00；繁殖单细胞藻类入C12N1/12）；A01G7/00 一般植 物 学；A01G7/04 用 电 或 磁 处 理 植 物 促 进 其生长”。3.1.2其他体系相关分类号。在CPC分类体系中，在A01G7/04分类号下继续细分为：“A01G7/045 带电灯的”；在FI分类体系中，则将其继续细分为：“A01G7/04A 电 处 理；A01G7/04B 磁 处 理；A01G7/04Z 其他处理”。从这几大分类体系的分类情况大致可以推断出A01G7/04分类号下专利的研究热点主要在电处理和磁处理两大方向，以及其他新兴电、磁相关处理技术，其中电处理中有关带电照明处理方式的研究较多。3.2全球范围A01G7/04专利基础状况分析3.2.1A01G7/04各国申请量统计与分析。在VCN中进行简单统计，得到A01G7/04分类号下世界各国的专利申请量如图1所示，目前，A01G7/04分类号下的专利申请量以日本居首，美国、中国和周兰娟.电或磁处理促进植物生长专利技术综述第13期131欧洲紧随其后，中国的申请量跻身世界前三。由此可知，在世界范围内，采用电或磁处理植物促进其生长的技术仍以日本发展较为领先，检索时需重点关注，并注重FI的使用。图1A01G7/04世界各国申请量统计3.2.2A01G7/04 世界申请量发展趋势。在VCN中进行简单统计，可知A01G7/04分类号下专利申请量的发展趋势，其中，A01G7/04的专利申请量在1990年后开始滑落，2000年后开始回升，且近两年增长迅速。由此可知，步入21世纪，随着电、磁处理植物技术研究的不断成熟和发展，其在农业中的应用也日趋广泛，尤其是近两年更是处于快速发展阶段。因而，能够初步预测，日后该技术的专利申请量还将处于上升趋势。3.2.3A01G7/04世界范围主要申请人统计与分析。在VCN中进行简单统计，可知A01G7/04分类号下专利申请量超过20件的主要申请人及其研发重点和发展趋势。其中，由于 MORI KEI、KEIMORI 和 MORI K 同属于日本申请人 MORI KEI 提交的专利申请，因此，在其后的发展趋势统计中将上述三者合并为一个（MORI KEI）。由主要申请人的研究重点可推知：国内外在电、磁处理促进植物生长技术中，以电处理技术研究相对较多，尤其是电处理下的带电照明处理技术研究广泛，这可能与植物生长及其光合作用与光照条件关系密切有关，同时也进一步验证了上节中有关分类号下带电照明处理方式申请量较多的推论。随着其他相关领域的快速发展，电、磁处理技术已不单纯局限于其固有装置的改进，逐渐转向其他影响农作物生长的装置，如CO2处理装置、冷却装置和植物生长控制装置连接，实现植物生长的智能化控制，并逐步开发电、磁处理技术的新用途，如防治植物病虫害等1-13。由世界范围主要申请人发展趋势可知，自1946年4月27日，M.Marius Blang提交了第一份有关带电照明处理植物技术的专利申请以来，19461994年，GTE LABORATORIES INC、MORI TAKASHI、MORIKEI 最先投入大量研究，其中 MORI TAKASHI、MORI KEI均为日本申请人，且在此期间MORI KEI的专利申请占据绝对主导地位，直接反映出日本在电、磁处理促进植物技术生长领域起步较早；19951999年，全球专利申请量降至低谷，究其原因，一方面可能与此阶段该项技术正处于学术研究阶段有关，另一方面可能受全球金融风暴影响，各国在学术研究方面资金紧缺，战略重心转移到经济复苏方面，一度放缓科技研究的步伐。步入21世纪后，随着生物技术的飞速发展，该项技术申请量不断上升，近两年更是发展迅速，以VALOYA OY、BASFAG等企业、公司为主的申请人在电、磁处理促进植物技术中看到商机，推动该技术应用研究的又一次迅速发展，带动该技术的不断进步和成熟，使其关注度不断上升，并逐渐步入产业化应用阶段1-13。3.3A01G7/04我国专利基础状况分析3.3.1A01G7/04 我国专利申请量发展趋势。在VCN中进行简单统计，可知A01G7/04分类号下我国专利申请量的发展趋势。结合世界范围内各国申请量统计和申请量发展趋势分析可知，我国在采用电、磁处理促进植物生长技术领域较日、欧、美等国而言，起步较晚，近两年才处于快速发展阶段。究其原因，可能有以下两点：农业是我国的传统行业，20世纪中后期我国的农业生产仍以传统农业为主，现代农业研究及其应用起步较晚；早期的研究主要是高校或者部分企业自主研发，以论文为主，但近年来随着电、磁处理促进植物生长技术研究的不断深入，其在农业生产中的应用得以推广，公众的知识产权意识有所提升，提高了相关技术的专利申请量。3.3.2A01G7/04 我国申请人类型发展趋势。在VCN中进行简单统计，可知A01G7/04分类号下我国申请人类型发展趋势。其中，在A01G7/04采用电或磁处理植物促进其生长这一技术领域，19862001年主要以个人申请为主，自 2002年以来，不断出现高校、科研院所的申请，企业、公司的申请量也相继上升且占据主导地位，这进一步说明我国经济发展对该项技术需求的增加，同时也从侧面反映出自21世纪以来，随着我国经济的快速发展，企业自主研发能力不断提高，进一步带动了该项技术在农业上的产业应用和推广，推动了我国农业生产的产业化进程。3.3.3A01G7/04 我国主要申请人统计与分析。在CNABS中进行简单统计，可知A01G7/04分法国6%英国4%俄罗斯5%韩国7%德国7%美国9%中国9%日本16%其他国家37%周兰娟.电或磁处理促进植物生长专利技术综述132第13期类号下专利申请量在5件以上的主要申请人及其研发重点。从国内主要申请人及其研发重点可以看出，主要申请人类型是公司、企业和高校、科研院所，二者的研究均涉及照明处理装置，但研发重点不尽相同。高校、科研院所的研究倾向于LED照明装置和电、磁处理在植物组织培养、果实品质改良方面的应用，而以北京玉佳明三态离子科学研究院有限公司主导的公司、企业类的研发侧重于电、磁处理装置的改良及其在农业生长中的应用，这也体现了电、磁处理植物技术在农业产业化中的重要作用10-20。4结语A01G7/04分类号下采用电或磁处理促进植物生长技术的研究始于 20 世纪 40 年代，步入 21 世纪，随着生物技术的迅速发展和电、磁处理设备等相关研究的不断兴起，电、磁处理技术在农业上的应用开始步入产业化阶段，尤其是近两年全球申请量迅速上升。了解该技术领域的发展概况和分析该领域专利发展趋势，关注国内外主要申请人的研发重点，有助于快速理解发明的基本构思，准确获得技术方案的关键点，从而有效筛选和定位对比文件，提高审查效率。参考文献：1GTE L.特定光照处理促进经济作物花青素含量的研究：CA448659 P.1984-09-21.2竹 内 良 一.植 物 栽 培 方 法：US201414171069P.2014-08-12.3MORI T.植物栽培设备：US19830546016 P.1984-05-11.4MORI T，MORI K.监测植物栽培：JP16164986P.1988-04-28.5VALOYA O.用于改善温室照明的方法和手段：DE11158648 P.2013-01-03.6BASF A.利用波长在470-600nm范围内的光进行光合成的方法：DE3271180 P.1982-10-07.7日本弗素工業株式会社和有限会社東伸計測.用于磁处理缔合分子的电磁处理器：JP26441099 P.2001-03-27.8MARGITTAI T.用于加热和混合液体的电磁处理器：EP93110683 P.1994-01-19.9皇家飞利浦电子股份有限公司.具有冷却配置的照明系统：CN201180015391.9 P.2012-12-05.10北京玉佳明三态离子科学研究院有限公司.植物电 震 播 种 施 肥 增 产 多 功 能 高 压 射 电 枪 的 制 造 方 法：CN200810119042.1，P.2010-03-03.11 北京玉佳明三态离子科学研究院有限公司.高压静 电 场 式 植 物 增 产 电 肥 机 的 制 造 与 使 用 方 法：CN200810119040.2 P.2010-03-03.12北京玉佳明三态离子科学研究院有限公司.电场促 长 式 植 物 沙 床 扦 插 育 苗 新 方 法：CN200810227735.2P.2010-06-30.13北京玉佳明三态离子科学研究院有限公司.磁化水营养液植物促生根扦插快速育苗法：CN200810227733.3P.2010-06-30.14森敬.光线辐射器件：CN87104816 P.1988-01-27.15森敬.光辐射器：US19850743245 P.1990-10-03.16安徽科技学院.一种利用LED光源进行紫背菜室内生产的技术：CN201410186335.7 P.2014-08-27.17福建农林大学一种利用LED红光诱导金线莲多糖含量提高的方法：CN201810196985.8 P.2018-06-19.18福建农林大学.一种植物盆景光照塑形引导系统及方法：CN201711141087.4 P.2018-04-13.19福建农林大学.一种促进竹柏幼苗生长的LED辅光培育方法：CN202110486885.0 P.2021-08-27.20福建农林大学.一种盆栽磁悬浮盆栽雾化水与光照补充装置：CN201920645145.5 P2020-02-21.周兰娟.电或磁处理促进植物生长专利技术综述