中外竹道研学栏目，由国土名片网主办，四川曾家山“新竹人家”美学庭院公益协办
栏头点睛：中外 竹道
署书推介：乔惠民、乔杨合署
国土名片网钤印：王子廬（著名篆刻家、竹画家）
小编插播导读：芬儿、新宇、张扬、李浩
世界竹藤知识产权分析及对中国竹藤产业发展的建议
《世界竹藤通讯》杂志 2023年2期 作者：聂抒真 王忠明，2* 马文君，2
(1 中国林业科学研究院林业科技信息所 北京 100091；2 国家林业和草原局知识产权研究中心 北京 100091)
知识产权是发展的重要资源和竞争力的核心要素。在全球经济一体化的背景下，知识产权日益成为国家发展的战略性资源和国际竞争力的核心要素，成为建设创新型国家的重要支撑和掌握发展主动权的关键[1-2]。实施国家知识产权战略，是促进林业自主创新、转变林业发展方式、推动林业现代化建设的重要举措，对于我国林业可持续发展具有重要战略意义。
竹和藤既是天然材料，也是重要的工业原料。在绿色低碳发展背景下，对竹藤材料的利用引起了世界各国的高度关注。竹藤具有易种植、再生能力强等特点，能够固碳储碳，利于生态修复、水土保持、调节气候等[3]。此外，竹藤作为一种理想的纤维原料，具有材质坚韧、抗压强度高、弹性好等特点，可以替代部分塑料化工类材料，有助于人们减少对化学材料的过度依赖和消耗[4-5]。发展竹藤产业不仅可以满足现代社会发展的需要，而且有助于实现生态保护和资源可持续发展的目标。
中国是竹资源大国，其种类、面积和产量均居世界首位，为世界提供了重要的原材料。经过多年发展，中国已成为世界竹产业第一大国，竹产业也成为我国林业3大支柱产业之一[6]。然而，由于缺乏自主研发与创新能力，中国竹藤产业始终处于产业链低端环节，产业链延伸不够、附加值低、同质化严重等问题突出[7]。面对经济发展新常态和我国产业转型升级的迫切需求，加快自主创新和自主研发是最有效的途径。因此，本文通过分析全球竹藤产业专利的基本情况、主要申请人和重点专利，以及申请人与行业内其他企业和科研机构在竹藤业技术创新活动中的关系等信息，以展现世界竹藤业技术创新活动的整体状况，以期为中国竹藤产业的创新发展、知识产权保护体系的完善提供参考。
1 林业知识产权概述
林业知识产权是林业改革发展的重要组成部分，为林业发展和生态文明建设提供了重要保障[8]。林业知识产权的内容包括林业专利、商标、版权以及林业植物新品种、林产品地理标志、林业遗传资源和传统知识产权保护[9]。其中，专利是知识产权中唯一能够全盘公开技术核心的资料，能够反映林业领域的前沿技术动态，是林业经济技术发展中不可或缺的重要信息源。
竹藤作为我国林业的支柱产业，全面整合世界竹藤产业专利信息，不仅能够为竹藤专利的技术创新指明方向，而且对竹藤产业升级、海外专利布局以及竹藤企业的国际贸易有着重要的指导意义。本文以德温特创新平台(Derwent Innovation，DI)作为数据源，系统分析了世界及中国的竹藤专利现状。数据采集日期为1962年1月1日至2022年12月31日。通过阅读相关文献，结合专家建议及多次预检，检索步骤如下。
#1 TI=(bamboo)
#2 TI=(climber or creeper or vine or cane or ratan) not (sugar cane)
#3 IPC=(A01D* or A01G* or A01H* or A01M* or A01N* or A01H* or A23F* or A23K* or A23L* or A23N* or A47D* or A47F* or A62C* or B24B* or B29K* or B32B* or B65D* or C08L* or C09D* or C09J* or C12F* or D21B* or D21C* or D21H* or D21J* or E04C* or E04F* or E06B* or G01N*)
#4 #1 or (#2 and #3)
对检索结果进行合并并经过人工清洗与数据筛选[10]，最终得到61 996条专利数据作为研究对象。按照德温特同族合并后共有专利族58 803项，每项专利族平均拥有1.1个同族成员，使用德温特数据分析软件(Derwent Data Analyzer，DDA)对专利数据进行分析。
2 世界竹藤专利发展历程与技术领域
2.1 发展历程
统计1962—2022年竹藤产业专利申请数量可以发现(图1)，全球竹藤专利发展可分为4个阶段：萌芽期、缓慢增长期、高速发展期和转型期。
图1 全球和中国竹藤专利申请量的变化Fig.1 Changes in the number of bamboo and rattan patent applications in the world and in China
1)萌芽期。在1992年以前，竹藤产业专利在起步阶段，相关专利技术申请量较少，每年的专利申请量不超过100件。
2)缓慢增长期。1992—2001年，随着竹藤产业逐步发展，专利申请量也增至200～300件/年。
3)高速发展期。2002—2018年，各类竹材新技术快速发展，新产品不断涌现，工业化规模显著提高，竹藤专利的申请量呈爆发式增加，年均申请量达2 449件。2011年后，竹藤类植物的相关专利申请数量增长更为明显，并在2018年达到高峰，当年竹藤专利申请量达6 812件。竹藤材料的市场价值得到认可，促进了专利活动的开展。
4)转型期。自2019年以后，为了更好地满足市场需求，竹藤产业逐步淘汰落后产能，专利的增长速度有所减缓，竹藤专利申请量维持在3 669件/年，表明竹藤产业处于升级转型期。提高竹藤专利质量，不断升级产品以满足市场需求，成为当前竹藤产业发展的重点。
中国竹藤专利发展的总体趋势与全球大体相同，也可分为4个阶段。
1)萌芽期。21世纪之前，中国竹藤专利申请量较少，每年只有零星的专利申请；最早的专利申请于1986年，是由韩义申请的双托11孔竹笛。早期竹藤专利申请量少，主要是因为我国专利意识薄弱，没有建立系统的专利制度，研发者缺乏专利申请意识。
2)缓慢发展期。2000—2005年，竹藤行业受到了国家的高度重视，出台了相关扶持政策，竹藤专利申请速度由75件/年升至250件/年，而且专利质量也有了较大程度的提升。目前已有超过1/3的企业和高校获得了竹藤专利授权，这标志着我国在竹藤产业专利技术创新方面取得重要突破，并逐步走向世界前列。
3)快速发展期。2005—2018年，随着专利申请量的增加，我国竹藤产业形成了以科技创新为导向、产学研紧密结合的技术创新体系。2011年我国竹藤领域第一个产学研相结合的国家工程中心——国家竹藤工程技术研究中心正式成立，在竹藤良种繁育、资源培育和加工利用等领域开展技术攻关[11]。此外，我国还于2014年成立了竹藤产业发展创新驱动联盟，通过组建学术交流平台、联合攻关等方式开展跨区域、跨行业协同攻关，联合竹藤领域技术优势单位的科技资源，对竹藤关键技术开展研究[12]。高校、科研机构在此期间合作密切，使得我国竹藤专利数量呈现指数型增长。
4)产业升级期。2019年以来国家出台了多项政策促进竹藤产业升级，逐步淘汰落后竹藤专利，例如《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》和《全国“十四五”林业和草原保护发展规划》等[13]。通过政策引导和扶持，竹藤产业发展逐步由粗放式经营向集约式经营转变、由低附加值向高附加值转变、由低端市场向高端市场转变。我国竹藤专利开始由量转质的提升，通过严格专利审查机制，放缓专利申请速度，从而提升竹藤专利质量，提高竹藤产业的经济价值。
2.2 技术领域
根据国际专利分类(IPC)，竹藤专利涉及的技术领域主要包括(图2)：藤茎、软木或类似材料的机械加工(B27J)；作物栽培(A01G)；食品或食料的一般保存(A23L)；作物收获和采摘，残茬切碎或粉碎(A01D)；软木、藤、芦苇、稻草或类似材料的化学或物理处理(B27K)；特种木制品制造(B27M)；层状产品，即由扁平或非扁平的薄层，例如泡沫状、蜂窝状的薄层构成的产品(B32B)；加工单板或胶合板(B27D)；医用、牙科用或梳妆用的配制品(A61K)；用于磨削或抛光的机床、装置或工艺(B24B)；用于物件或物料贮存或运输的容器(B65D)；从固体材料或制品中消除液体的干燥(F26B)。
图2 竹藤专利IPC分类Fig.2 IPC classification of bamboo and rattan patents
从IPC分类号来看，竹藤技术专利主要集中在A类(农业)和B类(作业；运输)。A类主要是竹藤产业中的种植与培育技术专利，涉及的技术领域为：一是对竹藤种苗培育方法与工艺的研究；二是针对竹藤种植所需土壤结构及肥力的改善；三是针对竹藤收获的方法和机械设备；四是从竹藤中提取有机化合物。B类主要是竹藤加工相关专利，涉及的技术领域为：一是针对藤茎和软木的机械加工，包括切碎或粉碎、挤压和拉伸、挤压或拉伸装置、振动设备和其他方法等；二是针对竹藤材料进行浸渍、着色、染色、漂白的物理或化学处理；三是竹藤制品，如竹藤家具、竹复合人造板、竹地板等。
3 竹藤专利区域分布
3.1 主要受理国家
分析竹藤专利的主要受理国家(图3)可以看出，中国是竹藤专利的主要受理国，1992—2022年共受理专利51 979件，占全球总受理量的83.34%，其次分别为韩国、日本、美国和巴西，占比分别为3.4%、3.3%、1.3%和1.1%。
图3 1992—2022年主要国家的竹藤专利受理量Fig.3 Number of bamboo and rattan patents accepted in major countries from 1992 to 2022
从图4可以看出，近30年来中国竹藤专利受理量一直位居世界首位，特别是在2002年以后，中国竹藤专利受理量呈爆发式增长；2000年以前，日本竹藤专利受理量居全球第2，但之后日本专利的发展势头不及韩国，美国和巴西专利受理量则一直保持在较低水平。
图4 主要国家专利受理量随时间的变化Fig.4 Changes in the number of patents accepted over time in major countries
竹藤专利受理量排名靠前的3个国家——中国、日本和韩国，都属于亚洲国家，拥有世界上较丰富的竹资源，中、日、韩3国开发了很多竹藤方面的先进技术和设备，专利受理量居于世界前列。中国在竹藤领域的专利受理量远远超过其他国家，作为最大的竹制品生产国和出口国，其竹资源总量为641万hm2，约占全球竹林面积的1/4。日本、韩国的竹子资源与中国相比较少，但也有很强的专利竞争力，这2个国家的竹加工利用技术较为先进。韩国最初只是将竹子用来造纸，后来用竹子编织各种生活用品；而日本是全球最早将竹子作为一种新型材料的国家之一，因此拥有大量竹材利用的相关专利。巴西作为拉丁美洲和加勒比地区第3大竹藤产品进出口贸易国，年进出口贸易总额约318万美元，庞大的竹藤市场刺激了巴西竹藤专利的研发。
3.2 各国技术实力
一个国家的优先权专利量在一定程度上反映了该国的技术实力。对优先权专利量排名前10的国家进行分析(表1)表明，中国优先权专利量为52 094件，居全球首位，但海外专利布局、平均被引用次数、平均同族专利数量等指标与其他地区相比具有较大差距，说明中国竹藤专利存在法律保护意识薄弱、知识产权保护机制不健全等问题。此外，中国竹藤企业的知识产权海外布局意识不足，专利质量也有待提升。美国的优先权专利总量远不如中国，但其海外专利量占比达47.83%，平均被引次数高达12.74次，平均同族成员数量为4.92件，说明美国专利权人注重海外布局，专利保护意识高，其在竹藤产业相关领域的技术水平也较高。美国、日本等发达国家的专利质量和专利保护意识较高，是中国竹藤企业实现技术创新、参与国际竞争的重要学习对象。
表1 全球竹藤专利优先权排名前10的国家Tab.1 Top 10 countries with patent priority of bamboo and rattan in the world
韩国和日本的优先权专利量虽然排名第2和第3，但他们的海外专利布局分别仅占5.51%和7.77%，专利引用次数也较低，说明2个国家的竹藤专利质量和专利保护意识一般。德国与英国虽然全球竹藤专利布局总量分别达33.83%和61.49%，但是平均被引次数仅为6.73次和6.86次，表明这2个国家在竹藤领域的专利质量和专利保护意识也相对不足。同时，从全球竹藤技术创新成果的引用情况来看，英国的平均同族成员数量也较低，仅有2.98个，说明英国专利权人的专利保护意识较为薄弱，企业难以对自身技术创新成果进行有效保护。
4 竹藤专利申请人与发明人
4.1 竹藤专利申请人
从图5可看出，专利申请量全球排名前5的申请人也是中国排名前5的申请人，且专利申请量均在200件以上，这说明中国申请人引领着全球竹藤科技的研究与开发，这也为提高我国竹藤产业竞争力以及为竹藤企业的转型升级奠定了基础。在中国排名前5的申请主体中，农林类大学占3席，科研机构占2席，表明高校和科研机构是中国竹藤专利的研发主力。
图5 全球及中国竹藤专利申请量排名前5的申请人Fig.5 Top 5 applicants for bamboo and rattan patent in the world and in China
韩国、日本、美国、巴西专利申请量排名前5的申请人见图6。由图6可知，韩国专利申请人的类型较为多元，有个人、企业、高校以及科研机构，说明韩国已经意识到竹藤产业的发展前景，并且形成了较为成熟的竹藤专利布局和研发体系。日本、美国、巴西排名前5的申请人为企业或者个人。美国在专利布局上起步较早，已经形成了较为成熟的专利布局，且主要由个人和企业完成，说明美国专利法制环境较好，保护力度较大；日本、巴西专利技术发展起步较晚，专利布局和研发力量薄弱，但都有较强的科研实力和企业实力。另外，中国也有部分企业开始重视国际竹藤市场的开拓，其中上海迪尔机械设备有限公司、宁波爱瑞德机械有限公司、江苏凯斯纽荷兰机械股份有限公司等在美国的专利申请数量分别为57、53和52件，说明这些企业具有较强的全球专利布局意识。
图6 主要国家竹藤专利申请量排名前5的申请人Fig.6 Top 5 applicants for bamboo and rattan patent in major countries
4.2 竹藤专利发明人
分析发现，全球竹藤专利发明量排名前20的发明人均来自中国，且专利量均在100件以上，可见中国在竹藤相关技术方面的专家数量庞大。叶柃作为竹缠绕技术发明人和竹缠绕复合材料产业创始人，是拥有竹藤专利量最多的发明人，共有237件竹藤专利。对发明人进行共现分析可知(图7)，竹藤专利发明人之间合作较为密切，其中周松珍和周一帆合作最为密切，主要研究方向是竹制食品和竹木制品；西安建筑科技大学的郝际平、田黎敏2位专家在竹结构、竹组合结构研究方面联系也十分紧密。此外，专利量排名前20的发明人均来自高校或科研机构，说明中国竹藤专家的来源较为单一。
图7 全球竹藤专利拥有量排名前20的发明人共现分析Fig.7 Co-occurrence analysis of the top 20 patent inventors of bamboo and rattan in the world
5 竹藤专利主题
从专利标题中提取词组，去除重复项、数据筛选、分词、去除无关词语后，对专利关键词进行频次统计可知(表2)，竹藤专利的高频关键词主要分为竹藤产品和竹藤加工2类，竹藤产品的高频关键词主要有竹纤维、餐具、内饰墙、箱子、竹复合材料、竹片、竹笋、提手、框架、竹盐、竹炭等，竹藤加工的高频关键词主要包括竹藤的切割、热加工、冷却、清洗、烹饪等。关键词共现分析显示(图8)，“清洗”“切割”“热加工”“冷却处理”“浸泡”“混合”6个关键词的关联度较高，在竹藤产品研发中的应用较为广泛，这些技术的研究和开发是竹藤产业发展的重要环节。
表2 竹藤专利标题中出现频次排名前20的关键词Tab.2 The top 20 keywords in the patent titles of bamboo and rattan
图8 竹藤专利标题中出现频次排名前20的关键词共现分析Fig.8 Co-occurrence analysis of the top 20 keywords in the bamboo and rattan patent titles
6 核心专利
6.1 重点专利
基本专利在全球的同族成员数量越多，说明该专利技术的市场价值越大[10]。整理同族成员数量排名前10的专利可知(表3)，同族数量排名第1的专利是一种用于竹藤培育的除草剂，即氯乙酰胺除草剂和三酮除草剂的混合物，同族数为69个，该除草剂主要是通过异丙草胺和磺草酮2种成分的协同效应抑制竹藤周围杂草的生长。排名第2的专利是由竹板堆叠而成的跑步机缓冲板，在施加压力后，耐用滑板的表面根据竹板的图案形成凹凸的按摩图案，从而提供更好的缓冲效果和足部按摩效果。
表3 专利族成员数量排名前10的竹藤专利Tab.3 The top 10 bamboo and rattan patents by the number of patent family members
在全球同族成员数量排名前10的竹藤专利中，涉及最多的技术领域是A01N和A61K，主要是指竹藤类生长调节剂和治疗植物或动物异常状态的竹藤提取物。竹藤类生长调节剂的应用非常广泛，不仅可以与多种化学农药混合使用，也可以与其他植物生长调节剂配合使用。竹藤中含有多种生物碱和黄酮类化合物，其中有一些化合物具有抗炎和抗病毒作用，所以竹藤制剂被广泛应用于治疗多种疾病，具有较高的市场价值。此外，竹藤作为一种天然材料，具有可再生性和可持续利用性，可用于制作红酒塞、纸巾等日常消耗品。
6.2 新兴专利趋势分析
利用DDA软件中的Emerging Indicators插件对主题词进行分析和发掘，可以帮助决策者了解新兴研究方向。对世界竹藤专利文献进行新兴趋势分析，得分排名前10的专利文献如表4所示。可以看出，得分排名前10的竹藤专利的优先权国家都是中国，说明目前中国的竹藤技术创新水平处于世界前列。得分前3的专利分别是竹林带状采伐装置、竹板吊装机构和竹签加工用毛刺抛光装置，分别属于竹藤收获、竹板材和竹材加工方面的技术。前文分析可知，未来竹藤技术创新的重点领域有：收获机械、加工机械、输送设备和竹材制品。开展竹资源培育、竹材高效收获、竹材高效加工以及快速、高效、高精度的自动化运输等方面所需要的设备和技术的研究，从而实现竹资源高效利用、竹制品高品质化加工和装备大型化应用，是竹藤产业未来的发展方向。
表4 全球新兴趋势得分排名前10的专利Tab.4 Top 10 patents in the global emerging trend score
7 竹藤专利成果转化
专利成果转化主要是通过出资、专利融资、专利实施许可和专利权转让4种方式实现。从全球竹藤专利转让件数和专利许可件数排名前5的国家看，中国是全球竹藤专利转化情况最好的国家，专利转让件数和专利许可件数分别为1 681件和20 329件，均位居世界第1。美国的专利转让件数(5件)和专利许可件数(17件)位居世界第2，说明其竹藤专利转化良好。韩国、巴西、日本的专利转让件数均为1件，专利许可件数分别为4件、4件、5件，说明这3个国家的竹藤专利成果转化一般。
8 总结与建议
竹藤专利分析结果表明，中国竹藤科技整体水平已处于世界领先地位，知识产权战略进一步激励和保护了发明创新者，调动很多企业参与竹藤产业发展。近年来，中国拥有自主知识产权的专利有竹缠绕管道、竹包装、竹格填料、竹编格栅等，并逐渐成为竹藤产业发展的新兴趋势。但是与其他国家相比，中国竹藤产业存在科技发展不均衡、科技创新能力与产业发展规模不匹配的问题，主要体现在竹藤产业规模化、机械化、自动化水平不高，资源利用率低，产品同质化严重、附加值低，缺乏具有国际竞争力的技术和产品。对此，提出以下建议。
1)提升竹藤专利质量。我国竹藤优先权量居世界第1位，但是专利被引次数和专利同族数量却与其他国家存在很大差距，并且由于生产技术落后和加工水平不高，使大量优质竹藤资源长期处于闲置状态。我国竹藤应用历史悠久，具有良好的利用传统和丰富的资源，虽然目前在竹藤领域的研究主要集中于生产和应用层面，但从新兴发展趋势看，我国在竹藤技术研究、开发利用方面仍有很大发展空间。此外，企业要注重加强研发管理和专利管理，培养高素质人才队伍，以高质量专利支撑竹藤产业高质量发展。
2)加大竹藤专利保护力度。我国竹藤生产企业自身对专利研发不够重视、投入资金较少，企业专利质量有待进一步提高。同时，部分企业、个人缺乏科学的知识产权保护意识和经验，在进行专利申请时不够规范、全面和系统，导致多数专利因“被无效”而失效，也有很多专利由于保护不当或缺乏知识产权法律保护意识而被无效。对于竹藤研发企业来说，要高度重视核心专利的申请和保护，可以通过自发组建行业协会等方式来提高企业的品牌意识和自律能力，引导行业内企业增强专利保护意识，加大竹藤专利保护力度。
3)加强竹藤专利海外布局。我国已经有部分企业开始重视海外专利布局，但从竹藤产业的整体发展来看，由于行业集中度低、规模小等原因，还没有形成自己的知名品牌。企业要积极运用专利制度，进行技术创新，提高企业技术创新能力，实现市场扩张；应完善知识产权法律法规和相关配套制度建设，积极运用专利保护手段，充分利用“专利导航”服务体系、知识产权预警机制及知识产权司法保护等措施对产品在全球市场进行布局和监测。
4)促进竹藤专利转化应用。我国竹藤专利转化情况良好，但是仍存在竹林经营分散、加工技术落后、竹产品附加值低的问题，严重制约了我国竹藤产业的高质量发展。应大力支持技术创新和科技成果转化工作，对产学研合作项目给予资金扶持，落实“科教兴农”政策，为科技工作者创造良好的环境；企业可以通过合作创新、技术入股等方式与高校、科研院所进行合作，积极推进产学研结合，推进科技成果产业化。