電或磁處理促進植物生長專利技術綜述

摘 要：【目的】通過分析電或磁處理促進植物生長技術領域的發展概況及專利發展趨勢，為該領域深入研究提供參考?！痉椒ā拷榻B了國內外采用電或磁處理促進植物生長技術的發展歷程，闡述了該技術領域中的關鍵技術原理及其應用，并對采用電或磁處理促進植物生長技術的專利情況進行分析?！窘Y果】隨著電、磁處理植物技術研究的不斷成熟和發展，其在農業中的應用日趨廣泛，近兩年更是處于快速發展階段。【結論】能夠初步預測，日后該技術的專利申請量還將處于上升趨勢，并逐漸步入產業化應用階段。

關鍵詞：電；磁；植物；生長

中圖分類號：S129" " " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2023）13-0129-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.13.026

Patent Review of Electrical or Magnetic Treatment PromotingPlant Growth

ZHOU 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 promoting plant 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， and then analyzes the patent status of electrical or magnetic technology promoting plant growth.[Findings] With the development of the electrical or magnetic technology， its application in agriculture is becoming more 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 of industrial application.

Keywords： electric; magnetic; plant; growth

0 引言

生物技術是21世紀高新技術產業化研究的重點領域，電場作為對生物有著重要影響的因素之一，對它的研究始于18世紀中期，經過了很長一段時間后才開始受到科學工作者的重視，并逐步由宏觀領域拓展到微觀領域，研究的范圍也逐步涉及眾多不同的生物種類，包括植物、動物、微生物和人。利用高壓電場處理植物的種子，提高種子活力，是電生物效應研究最早、范圍最廣的領域，其研究對象范圍也不斷拓寬，從經濟作物到大田作物，從藥用植物到蔬菜、水果和樹木等。隨著電場處理促進植物生長技術不斷被人們熟知，磁處理促進植物生長技術也逐漸步入新的研究階段。

1 電處理技術及其應用

1.1 原理

在宏觀上，將植物置于高壓電場中，觀察植物生長發育情況，可以發現高壓電場對植物的生長發育均具有促進作用。微觀機理的研究結果表明，經過電場處理后，植物的基因表達增強，蛋白質合成加速，酶含量增加，酶活性增強，進而加快了各種生化反應速度，促進植物生長。

1.2 農業應用

1.2.1 脈沖電刺激。采用脈沖電刺激植物的方法，可以有效消除直流電刺激引起的電銀極化現象。脈沖刺激器經電阻給每一電極提供刺激電位對植物進行刺激，能夠促進植物的生長發育。

1.2.2 電場處理。電場處理能提高植物種子，如煙草等的發芽勢和發芽率，同時促進植物生長，主要包括空間電場、植物的電定向和電誘導生根等技術。在快速生長的組織培養中，由于失去植物其他部分電流的影響，細胞有可能喪失平行的定向作用，而施加外加電流就會使細胞再排列起來，從而增加形成器官的潛力。

1.2.3 電照明裝置。通過遠紅外光處理、夜間斷照明或改變照明用光波可有效調節植物生長發育。在植物照明裝置中設置至少一個LED或所述多個量子點的尺寸分布被設置成產生與光合作用有效輻射（PAR）光譜類似的聚集體發射光譜，除了發射光譜省去黃綠光（500～600 nm）或提供極低強度的黃綠光（500～600 nm）且包括在遠紅外光700～800 nm譜帶中的高強度光譜特征，可提高光合作用，改良植物光形態，促進植物生長。近年來，隨著其他相關領域的發展，植物照明裝置還可與二氧化碳處理裝置、冷卻裝置或控制裝置等結合，以實現植物生長的智能化控制［1-5］。

2 磁處理技術及其應用

2.1 原理

磁場引起的生物效應比較廣泛，會對植物造成多方面的影響，不僅在形態上，對植物的生理機能也會產生影響。磁處理植物微觀機理的研究表明，植物經磁場處理后，基因表達增強，酶含量增加，酶活性增強，因而加快了各種生化反應速度，促進植物生長發育。目前，磁場處理在植物種子中的研究和應用較多，種子磁化處理是播前處理的一種有效方法。種子磁化后可在短時間內保持微磁性，具有微磁性的種子可將土壤中的鐵磁性物質吸引到種子周邊環境中，有利于種苗后期的健壯生長。土壤中的鐵、鋅、鎂、鉬等都是植物生長必需的微量元素，足夠的微量元素為日后植株的生長和豐產奠定了富足的物質基礎，磁處理技術因具有生理損傷小、操作簡單、快速有效等特點被廣泛應用于農業研究與農業生產。

2.2 農業應用

2.2.1 磁場處理。磁場處理包括靜磁場和梯度磁場等。用靜磁場處理植物種子或球莖，可顯著提高其產量。用0.15 T磁場強度的恒定磁場裝置處理蝴蝶蘭球蓮2周，球莖增殖量增大，且S極比N極效果更為明顯。梯度磁場可由6對（12塊）磁板組成，南北極相間排列，每塊磁鐵的磁場強度為3.18×104 A/m，磁場裝置帶有傳動帶，處理材料時，將材料放在傳送帶上，在一定的時間內通過梯度磁場。梯度磁場除了會在生物體內引起一般的磁效應外，還由于電磁感應，產生相應電流引起電效應，因此梯度磁場比恒定磁場具有更廣闊的應用前景，可促進藥用植物，如山藥等的生長。

2.2.2 磁水灌溉使用取值范圍為3.5～136 mT的磁場裝置處理灌溉用水，將蔬菜，如芹菜、豌豆等用磁處理水灌溉，可有效促進蔬菜增產，如經過磁水灌溉的芹菜增產23%，豌豆增產7.8%。

3 專利情況分析

3.1 A01G7/04分類號簡析

3.1.1 A01G7/04分類號釋義。根據《國際專利分類定義（2023.01版）》：“A01G 園藝；蔬菜、花卉、稻、果樹、葡萄、啤酒花或海菜的栽培；林業；澆水（水果、蔬菜、啤酒花等類植物的采摘入A01D46/00；繁殖單細胞藻類入C12N1/12）；A01G7/00 一般植物學；A01G7/04 用電或磁處理植物促進其生長”。

3.1.2 其他體系相關分類號。在CPC分類體系中，在A01G7/04分類號下繼續細分為：“A01G7/045 帶電燈的”；在FI分類體系中，則將其繼續細分為：“A01G7/04A" 電處理；A01G7/04B" 磁處理；A01G7/04Z" 其他處理”。從這幾大分類體系的分類情況大致可以推斷出A01G7/04分類號下專利的研究熱點主要在電處理和磁處理兩大方向，以及其他新興電、磁相關處理技術，其中電處理中有關帶電照明處理方式的研究較多。

3.2 全球范圍A01G7/04專利基礎狀況分析

3.2.1 A01G7/04各國申請量統計與分析。在VCN中進行簡單統計，得到A01G7/04分類號下世界各國的專利申請量如圖1所示，目前，A01G7/04分類號下的專利申請量以日本居首，美國、中國和歐洲緊隨其后，中國的申請量躋身世界前三。由此可知，在世界范圍內，采用電或磁處理植物促進其生長的技術仍以日本發展較為領先，檢索時需重點關注，并注重FI的使用。

3.2.2 A01G7/04世界申請量發展趨勢。在VCN中進行簡單統計，可知A01G7/04分類號下專利申請量的發展趨勢，其中，A01G7/04的專利申請量在1990年后開始滑落，2000年后開始回升，且近兩年增長迅速。由此可知，步入21世紀，隨著電、磁處理植物技術研究的不斷成熟和發展，其在農業中的應用也日趨廣泛，尤其是近兩年更是處于快速發展階段。因而，能夠初步預測，日后該技術的專利申請量還將處于上升趨勢。

3.2.3 A01G7/04世界范圍主要申請人統計與分析。在VCN中進行簡單統計，可知A01G7/04分類號下專利申請量超過20件的主要申請人及其研發重點和發展趨勢。其中，由于MORI KEI、KEI MORI和MORI K同屬于日本申請人MORI KEI提交的專利申請，因此，在其后的發展趨勢統計中將上述三者合并為一個（MORI KEI）。

由主要申請人的研究重點可推知：①國內外在電、磁處理促進植物生長技術中，以電處理技術研究相對較多，尤其是電處理下的帶電照明處理技術研究廣泛，這可能與植物生長及其光合作用與光照條件關系密切有關，同時也進一步驗證了上節中有關分類號下帶電照明處理方式申請量較多的推論。②隨著其他相關領域的快速發展，電、磁處理技術已不單純局限于其固有裝置的改進，逐漸轉向其他影響農作物生長的裝置，如CO2處理裝置、冷卻裝置和植物生長控制裝置連接，實現植物生長的智能化控制，并逐步開發電、磁處理技術的新用途，如防治植物病蟲害等［1-13］。

由世界范圍主要申請人發展趨勢可知，自1946年4月27日，M. Marius Blang提交了第一份有關帶電照明處理植物技術的專利申請以來，1946—1994年，GTE LABORATORIES INC、MORI TAKASHI、MORI KEI最先投入大量研究，其中MORI TAKASHI、MORI KEI均為日本申請人，且在此期間MORI KEI的專利申請占據絕對主導地位，直接反映出日本在電、磁處理促進植物技術生長領域起步較早；1995—1999年，全球專利申請量降至低谷，究其原因，一方面可能與此階段該項技術正處于學術研究階段有關，另一方面可能受全球金融風暴影響，各國在學術研究方面資金緊缺，戰略重心轉移到經濟復蘇方面，一度放緩科技研究的步伐。步入21世紀后，隨著生物技術的飛速發展，該項技術申請量不斷上升，近兩年更是發展迅速，以VALOYA OY、BASF AG等企業、公司為主的申請人在電、磁處理促進植物技術中看到商機，推動該技術應用研究的又一次迅速發展，帶動該技術的不斷進步和成熟，使其關注度不斷上升，并逐漸步入產業化應用階段［1-13］。

3.3 A01G7/04我國專利基礎狀況分析

3.3.1 A01G7/04我國專利申請量發展趨勢。在VCN中進行簡單統計，可知A01G7/04分類號下我國專利申請量的發展趨勢。結合世界范圍內各國申請量統計和申請量發展趨勢分析可知，我國在采用電、磁處理促進植物生長技術領域較日、歐、美等國而言，起步較晚，近兩年才處于快速發展階段。究其原因，可能有以下兩點：①農業是我國的傳統行業，20世紀中后期我國的農業生產仍以傳統農業為主，現代農業研究及其應用起步較晚；②早期的研究主要是高校或者部分企業自主研發，以論文為主，但近年來隨著電、磁處理促進植物生長技術研究的不斷深入，其在農業生產中的應用得以推廣，公眾的知識產權意識有所提升，提高了相關技術的專利申請量。

3.3.2 A01G7/04我國申請人類型發展趨勢。在VCN中進行簡單統計，可知A01G7/04分類號下我國申請人類型發展趨勢。其中，在A01G7/04采用電或磁處理植物促進其生長這一技術領域，1986—2001年主要以個人申請為主，自2002年以來，不斷出現高校、科研院所的申請，企業、公司的申請量也相繼上升且占據主導地位，這進一步說明我國經濟發展對該項技術需求的增加，同時也從側面反映出自21世紀以來，隨著我國經濟的快速發展，企業自主研發能力不斷提高，進一步帶動了該項技術在農業上的產業應用和推廣，推動了我國農業生產的產業化進程。

3.3.3 A01G7/04我國主要申請人統計與分析。在CNABS中進行簡單統計，可知A01G7/04分類號下專利申請量在5件以上的主要申請人及其研發重點。從國內主要申請人及其研發重點可以看出，主要申請人類型是公司、企業和高校、科研院所，二者的研究均涉及照明處理裝置，但研發重點不盡相同。高校、科研院所的研究傾向于LED照明裝置和電、磁處理在植物組織培養、果實品質改良方面的應用，而以北京玉佳明三態離子科學研究院有限公司主導的公司、企業類的研發側重于電、磁處理裝置的改良及其在農業生長中的應用，這也體現了電、磁處理植物技術在農業產業化中的重要作用［10-20］。

4 結語

A01G7/04分類號下采用電或磁處理促進植物生長技術的研究始于20世紀40年代，步入21世紀，隨著生物技術的迅速發展和電、磁處理設備等相關研究的不斷興起，電、磁處理技術在農業上的應用開始步入產業化階段，尤其是近兩年全球申請量迅速上升。了解該技術領域的發展概況和分析該領域專利發展趨勢，關注國內外主要申請人的研發重點，有助于快速理解發明的基本構思，準確獲得技術方案的關鍵點，從而有效篩選和定位對比文件，提高審查效率。

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