土壤情景动态数据可为农业可不断发展以及情景打点决定规画提供迷信依据。中邦装备畛域专利研发老本低、畿壤监测功能晃动且精度高的情景情报土壤监测装备是实现土壤数据快捷获取的紧张。基于incoPat科技立异情报平台，合成检索了2000年至2019年时期国内外土壤情景监测装备的中邦装备畛域专利专利产出，对于专利恳求数目、畿壤监测技术组成、情景情报区域扩散、合成主要恳求人、中邦装备畛域专利法律状态等方面妨碍了合成，畿壤监测以揭示中邦畿壤情景监测装备畛域的情景情报研发状态、技术发展趋势以及产学研相助状态。合成服从表明，中邦装备畛域专利近些年来，畿壤监测中邦畿壤情景监测装备畛域专利数目急剧削减；土壤监测指标从土壤肥力指标向传染物以及生物监测指标拓展，情景情报散漫今世信息技术等新兴技术发展智能化的原位监测装备正在发展，新的研发短缺思考了定性与定量的散漫；我国在土壤情景监测装备畛域的专利恳求人多隶属高校以及科研院所，企业退出度较低。综上，土壤传染物以及生物指标的监测已经成为焦点，生物以及信息新技术成果正逐步引入土壤情景监测配置装备部署的开辟；中国在土壤情景监测装备畛域的产学研相助研发亟需增强。

土壤是人类赖以生涯的人造资源之一，也是经济社会可不断发展的物资根基，土壤情景品质关连到食物牢靠以及人类生涯情景。土壤情景监测是指经由对于影响土壤情景品质因素的代表值的测定，判断土壤情景品质及其变换趋势。土壤情景监测指标涵盖环保部份关注的传染物水平及其积攒、转化或者降解历程以及农林业着重的土壤肥力。土壤情景监测数据的获取不光为防控土壤进化以及传染提供决定规画依据，而且可觉患上农产物产地牢靠以及情景法律提供实用证据。国家《土壤传染防治行动妄想》提出在天下畛域内睁开土壤传染审核，把握土壤情景品质状态，建树十年一次的土壤情景品质状态定期审核制度。实时、实用地获取土壤情景信息是精准农业以及传染防治发展的需要，研发老本较低以及功能晃动的土壤情景监测装备是实现痴呆农业以及情景打点决定规画的有力保障。

专利文献是科技信息的紧张载体以及紧张呈现方式，专利信息包罗了全天下90%以上的研发产出，它不光能快捷反映迷信技术发展的最新前沿水平，也能反映企业的自主常识产权策略妄想以及市场位置。对于相干研发畛域的专利信息妨碍计量合成有助于清晰以及把握研发畛域的发展态势以及钻研热门，曾经宽泛运用于迷信研发能耐、技术畛域、行业部份以及企业水平的钻研中，是日后信息情报钻研的一种紧张伎俩。本文基于土壤情景监测装备畛域的全天下专利恳求趋势、技术组成、法律及经营等因素，同时散漫土壤情景监测装备畛域的主要发文机构间相助状态妨碍统计合成，以揭示该畛域的专利现状以及发展态势，提出未来研发倡导与展望，以期为我邦畿壤情景监测装备与技术畛域相干科研职员的研发以及国家工业妄想提供借鉴。

1资料与方式

1.1数据源头

本次专利检索合成，接管北京合享痴呆科技有限公司开辟的incoPat科技立异情报平台作为数据源，incoPat具备国内外较为残缺的专利数据库，收录了全天下112个国家、机关以及区域1亿余件专利信息、专利文献，拆穿困绕周全，精确性较高。接管模块检索策略，将土壤情景监测装备主题分成三个技术上无意思的自力块，每一个块运用紧张词以及国内专利分类号组合。为保障专利文献检索的周全性，先分解检索因素，后在检索平台中“恳求日”项中设定为“2000年1月1日—2019年11月30日”，检索式为“TI=((“土壤”or“耕地”or“农田”or“山地”or“草地”or“果园”or“菜地”or“菜园”or“林地”)And(“情景”or“营养”or“肥力”or“重金属”or“传染物”or“氮”or“磷”or“钾”or“pH”or“酸度”or“电导率”or“EC”or“有机质”)and国内专利分类(IPC)=(G01)”，统计全天下专利恳求状态。开始检索到的服从妨碍家养去噪并标引，最终获取中邦畿壤情景监测装备畛域的相干专利2361件。

1.2合成方式

基于incoPat数据库的专利合成平台，运用Excel201六、VOSviewer合成软件对于土壤情景监测装备畛域相干专利数据妨碍计量统计以及可视化合成。分说以专利恳求量、恳求人、区域妄想、专利技术特色等为指标妨碍合成，揭示土壤情景监测装备畛域的专利文献扩散现状、相助态势、主要的技术特色以及钻研热门以及钻研发展趋势。

2服从

2.1全天下土壤情景监测装备专利恳求量的年度变换

对于2000—2019年20年间的全天下土壤情景监测装备专利恳求量妨碍统计合成（图1）可能发现，全天下土壤情景监测装备专利的年度恳求量部份泛起快捷回升的趋势。2000—2006年，专利恳求量较少，专利恳求人数目也较少；2007—2018年，随着土壤情景传染及监测合成的钻研不断增强，专利恳求量泛起指数型削减。2007—2008年，专利恳求量从25件回升至42件，增幅为68%；2015—2016年，专利恳求量再次快捷削减，2016年恳求量达352件，年削减幅度达64.49%，2017年以及2018年的专利恳求量处于高峰，恳求量超过500件。中国在土壤情景监测装备畛域的专利变换趋势同国内的发展趋势连结不同。2007—2018年，中国的土壤情景监测装备专利数目患上到快捷、大幅削减。2007—2008年以及2015—2016年的恳求量泛起爆发式削减点，2018年的恳求数目达到518件，其专利恳求总量居于天下首位。中国是主要的专利妄想国家，其次是美国以及日本。

一种技术性命周期个别会履历技术发芽期、发展期、成熟期以及消退期四个阶段。合成一种技术的专利恳求量以及恳求人数的年度变换趋势，清晰该技术处于性命周期哪种阶段，有助于为该畛域研发及专利恳求提供参考。从土壤情景监测装备专利技术性命周期合成（图1）而言，2008年以前，土壤情景监测装备畛域的专利恳求量以及恳求人数均较少，平均每一年的恳求数目缺少30件，恳求人数目不超过20人，诠释处于技术引入阶段，这些专利根基是道理性的根基专利。2008年之后，专利恳求量以及恳求人数目快捷削减，技术扩散的畛域扩充，土壤情景监测装备技术进入技术发展期。2017—2018年，专利削减速率变慢，但专利恳求数目以及恳求人数连结较高水平，因为从专利恳求到果然有18个月的滞前期，201八、2019年的全副专利处于未果然状态，因此，2018以及2019年专利数据仅供参考。当初，土壤情景监测装备技术处于发展阶段，专利恳求量会连结削减。

2.2中邦畿壤情景监测装备的主要钻研机构

土壤情景监测装备畛域的恳求人排名可反映该畛域主要的研发机构及其相助态势。钻研波及的机构主要包罗低等院校、企业、科研单元等共1353家。图2统计了2000—2019年中邦畿壤情景监测装备畛域专利恳求总量前十（TOP10）的恳求机构的年度恳求状态，TOP10恳求机构会集于高校以及科研单元，其中有6家族于高校，4家族于科研机构。由此可见，土壤情景监测装备畛域的技术研发以及专利恳求主若是由高校主导，也证明了中国高校以及科研单元在该畛域的紧张研发位置。TOP10恳求人的专利恳求主要会集于2012年之后。2000—2019年中国农业大学的专利恳求总量62件，其数目为位于第二位的中国水利水电迷信钻研所恳求量的两倍。中国农业大学在2000年恳求了1件土壤情景监测装备畛域的适用新型专利，随后各个年度的恳求数目较为平均，无清晰的削减趋势。中国水利水电迷信钻研院在2017年恳求量清晰削减，高达16件，均为波及土壤水份丈量技术畛域。

2.3中邦畿壤情景监测装备的专利技术畛域

经由火析全天下专利的技术组成（图3），土壤情景监测装备的技术主要会集在G01N（借助于测定资料的化学或者物理性子来测试或者合成资料）畛域。中国在G01N技术畛域上的专利高达2064件，占专利总量的87.42%；日本、美国分说是12三、115件。图4为主要技术畛域间的相助关连，图中每一个节点呈现一个技术畛域，连线代表区别技术畛域间存在相助关连，线宽越大则呈现技术畛域间相助关连越强。由图4可能看出波及G01N33/24（地面资料）的专利恳求量最大，G01N33/2四、G08C17/02（用无线电路线）、G01D21/02（用不包罗在其余单个小类中的装置来丈量两个或者更多个变量）彼此间存在相助关连，分割强度较大，组成一个三角形关连。表明这些畛域间具备较高的技术分割关连性。依据差此外土壤情景监测指标，将G01N技术畛域的专利主要细分为土壤物理性子测定、土壤化学性子测定、土壤营养指标监测、土壤传染物指标监测、土壤生物指标监测这五个技术主题。图5土壤物理性子占土壤情景监测的比例较大，超过50%，其中土壤水（相似意见还包罗土壤湿度以及墒情）是主要的监测指标。

土壤水是组成土壤生产劲的严主因素，不光影响土壤的物理性子，而且决定着土壤中营养的迁徙、转化以及微生物行动。当初土壤水的监测方式主要有传统的烘干称重法，基于介电特色丈量的时域反射（TDR，TimeDomainReflectometry）、频域反射（FDR，FrequencyDomainReflectometry）、时域转达（TDT，TimeDomainTransmission）、探地雷达（GPR，GroundPenetratingRadar）等方式，基于中子丈量的有源中子仪（ND，NeutronDetector）法以及宇宙射线中子（CRNP，CosmicRayNeutronProbe）法、基于土水势的张力计法，以及电法、磁法、热法以及大尺度的遥感等方式。其次为土壤传染物监测畛域，包罗有机传染物以及重金属的监测，重金属监测装备占比照大，达到65.18%（图5），主要波及汞、砷、铅、镉、铜、锌、镍等重金属的监测。传统的测定土壤重金属的方式多接管原子罗致光谱、原子荧光光谱、电感耦合等离子体发射光谱等化学合成仪器。快捷监测土壤重金属的方式包罗X射线荧光光谱法、激光诱导击穿光谱技术、酶抑制法、生物传感器等，快捷监测土壤重金属具备快捷、精度高、智能化等短处，是一个紧张的钻研发展偏差。土壤中的主要有机传染物平凡具可挥发性，挥发性传染物是紧张监测工具。传染物监测主要会集于多环芳烃、农药、三氯乙醛、煤油、多氯联苯、甲烷等可挥发性有机传染物。气相色谱法、气相色谱-质谱法、功能液相色谱法是测定土壤有机传染物的罕用方式。

土壤化学性子的测定主要扩散在土壤酸碱度、电导率方面。土壤酸碱度是土壤化学情景最紧张以及间接的反映，其占比达到76.96%（图5）。经由以土壤实时、精确的营养扩散监测数据为根基，快捷、晃动取患上土壤营养信息是实现精准施肥的第一步。当初土壤营养指标的监测主要会集在有机质、实用氮、全氮的丈量。其中，光谱合成是当初运用宽泛的快捷测定方式之一。经由可见/近红外光谱、中红外光谱，可实用检测土壤中的总碳、有机碳以及有机碳的快捷测定；傅里叶变换中红外衰减全反射光谱在土壤氮含量的测定中呈现出劣势；除了此之外，土壤质地、土壤pH以及土壤阳离子替换量等与土壤营养相干的属性也可经由红外光谱方式妨碍表征以及测定。实用磷以及速效钾测定技术畛域的专利相对于较少，但近些年来，激光诱导击穿光谱方式也用来测定土壤磷、钾、钙、镁及铁等元素含量。土壤生物指标监测的专利占比为6.69%（图5），所占比例较低。土壤生物指标检测项包罗土壤微生物生物量碳氮、微生物群落结构、土壤呼吸、微生物活性、生物量等，表明钻研者削减对于土壤生物及其在土壤紧张历程中浸染的关注度。除了上述4个技术主题外，土壤情景监测装备还包罗土壤情景监测系统、土壤样品网络制备。土壤情景监测系统可能测定土壤相干的多个参数，可短途实时监控，监测畛域广、数据精确、便于呵护。将信息化技术运用于农田土壤情景监测，实现农业信息化。土壤样品网络制备主要波及情景检测的土壤取样装置，现有的土壤采样装置主要有手工采样器以及机械取样装置。

技术成果矩阵合成有助于追寻技术空误差、热门以及突破点，从土壤情景监测畛域专利的技术成果矩阵扩散图（图6）可能看出，土壤理化性子监测技术的钻研是土壤情景监测畛域的重点以及热门，主要包罗土壤含水量或者墒情、温度、酸碱度等指标的监测；土壤传染物监测技术的关注度仅次于土壤理化性子监测，包罗重金属以及有机传染物监测；土壤营养指标监测的技术恳求相对于较少，土壤生物监测技术的恳求起码。在功能改善方面，普及精度以及提功能率是土壤理化性子监测技术钻研的重点以及热门，无线传输以及扩充监测畛域也患上到极大关注；土壤传染物监测钻研关注的重点是普及精度、提功能率以及易于操作，一些钻研也关注到扩充监测畛域、原位监测、便携式以及普及监测牢靠性等方面；土壤营养监测技术研发使命主要会集在提功能率以及普及精度方面；土壤生物指标监测重点是普及监测的精确性以及提功能率方面。其余技术主要包罗土壤采样配置装备部署、土壤情景监测系统等，关注的焦点是普及精度、提功能率以及易操作方面；其余成果的研发主要包罗着落配置装备部署功耗、多参数集成、被动化等方面。

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