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杂交构树产业技术分析报告
作者:彭皓 赵婉雨 发表时间:2019年06月24日

  杂交构树是一种优质的畜禽饲料资源,蛋白质含量高,且富含多种微量元素。利用荒山荒地种植,采伐构树加工成绿色生物饲料,发展生态养殖业,既绿化了荒山、荒地,又能获得经济效益,一举两得。

 

  杂交构树概述

  构树简介

  构树学名为Broussonetia papyrifera,属于桑科构树属,其别名又为构桃树、楮树、楮实子、沙纸树、谷木、谷浆树等。构树在我国华北、华中、华南、西南、西北各省都有分布,尤其是南方地区极为常见1。构树是一种强阳性树种,适应性、抗逆性、抗污染性强。国外在日本、印度、马来西亚、泰国、印度、越南、缅甸、太平洋诸岛等亦有分布2

  构树能抗二氧化硫、氟化氢和氯气等有毒气体,可用作为荒滩、偏僻地带及污染严重的工厂的绿化树种。也可用作行道树,造纸。构树叶蛋白质含量高达20%~30%,氨基酸、维生素、碳水化合物及微量元素等营养成分也十分丰富,经科学加工后可用于生产全价畜禽饲料。

  杂交构树

  杂交构树3是利用传统的杂交育种方式,通过太空搭载育种,结合现代生物技术手段培育出具有突出的抗逆性多用途速生树种,耐干旱、贫瘠、抗盐碱,在种植当年即可砍伐,且次年萌生,可年收割多次,属丰产型树种。杂交构树侧根更发达,其地表根系网络足以抵制地表径流、治理水土流失及阻止土地沙化,能迅速绿化荒山、荒坡、荒滩和盐碱地。杂交构树是一种优质的畜禽饲料资源,蛋白质含量很高,且富含多种微量元素。利用荒山荒地种植,采伐构树加工成绿色生物饲料,发展生态养殖业,既绿化了荒山、荒地,又能获得经济效益,一举两得。

  1、适应抗逆性极强:耐干旱、耐盐碱。在丘陵、河滩、瘠薄的土地上均可正常生长。

  2、生长迅速:回报周期短,种植3个月后就可以收获,伐后一周又萌生新枝,一次种植连续20年收获,一次投入20年产出,当年种植收获3茬,第二年可以收获4~10茬。

  3、产量高:在广东地区密植状态年亩产鲜枝叶8吨以上,可制干粉2吨以上,年收益3000元以上。

  4、栽种季节长:轻型基质容器苗可周年栽植,加快了造林速度。

  5、抗病虫性强:轮伐周期短,1年中多次收割,避免了病虫害的繁衍发生。

  杂交构树产业链

  杂交构树产业涉及的关键技术环节包括构树育苗、种植、饲料加工、生态养殖,初步估计涉及育种、肥料生产、农机、饲料、养殖、农副产品加工等相关企业上百家,衍生产品包括构树种苗、构树饲料、构树茶、构树猪肉、构树鸡蛋、构树叶菜等(图1)。

 

  

   3.1种植

  杂交构树生长速度快,当年春季栽植,高度达3~5m,直径4~6cm。收割后根桩又可萌生新芽,当年可收割3茬。

  采用密植状态栽种(每亩1000株~2000株),每荐可收割构树鲜枝叶1~1.5吨/亩,第1年亩产量可达3~4.5吨;自第2年起,每年可收割4茬以上,每茬可收割鲜枝叶1.5吨以上,亩产量达8吨以上,可制构树干粉饲料2吨以上,每亩年收入达4000元以上,一年栽植,可连续收获20年以上。

  规模化种植杂交构树,可以利用荒山、荒坡、低产田、盐碱地发展高效种植业和生态养殖业,打造高品质生态循环产业基地。根据杂交构树速生、适应能力强的特点,还能迅速改善种植地的生态环境,实现生态效益和经济效益双赢。

  3.2饲料加工

  杂交构树叶含有丰富的植物粗蛋白质(26.1%)和硒等微量元素,比苜蓿草粉高出8%左右,粗脂肪与钙的含量也较高,同时中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量相对较低。通过检验表明杂交构树无抗饲料含有更多的营养成分,能提供更高蛋白质和能量。构树鲜叶家畜、家禽可直接食用,而且成活率高。加工成植物蛋白质粉可作为饲料的原料,能量价值也很高,适合饲养各种畜禽,具有很高的饲用价值。

  根据皖西南产品质量监督检验中心测定,杂交树叶粗蛋白含量为26.1%,Ca、P、Zn、Fe、Mn、Cu等微量元素和氨基酸含量丰富,是陆地动物和鱼类的优质饲料。

  构树饲料的特点:

  1、绿色环保:由于杂交构树的种植特点,不易产生病虫害,无农药、激素,为绿色有机饲料;

  2、适口性好:具有独特的清香味,动物喜吃、肯长;

  3、吸收率高:根据不同畜禽品种和生长阶段,饲料消化率达80%以上;

  4、生长速度快:科学的配方全方位满足了畜禽的营养需要,长势快、抗病力强、饲养周期短;

  5、形态好:通过构树叶饲料的喂养,动物形态好、精神好、皮红毛亮;

  6、出栏率高:使用构树叶饲料饲养的牲畜出栏率高、效益好;

  7、瘦肉率高:用构树叶饲料喂养的牲畜,肉质纯正,味道鲜美,回归自然品质,堪称真正的绿色食品,市场售价高。

  3.3生态养殖

  采用构树饲料喂养,经检测表明,其胆固醇含量低于普通猪肉的2/3,含钙量高于普通猪肉的40%,氨基酸高于普通猪肉的66%,谷氨酸含量高达3.88%,维生素高于普通猪肉75%,晒含量提高153%,粗脂肪比普通猪低6倍,鲜度是普通猪肉的好几倍,不含有害金属,各项指标都优于出口猪肉的标准,达到有机食品标准,其特色如下:

  1、肉质:生态猪体格健壮,免疫力强,肉质纤维坚实,韧性足,肉色鲜亮、品质高;

  2、口感:天然植物饲料养殖,达到有机食品标准,天然风味成分极高,味道鲜美,无腥味、臊味;

  3、安全:不含激素、抗生素,无农药残留,不含重金属,嘌呤等有害物质;

  4、健康:滋补营养易吸收,富含各种人体必需的氨基酸、维生素、微量元素和矿物质;

  5、减肥:胆固醇含量低,钙含量高,晒含量高,不饱和脂肪酸含量高,常食可减肥,并且可以大大降低癌症和心脑血管的发病率。

  每亩构树所产的饲料可养殖生猪40头,采用构树饲料喂养的周期主要集中在后4个月(大猪阶段),其中3.5~5.5个月添加33%构树精饲料,5.5~7.5个月添加66%构树发酵料。每头猪养殖共需构树发酵料100KG,无抗生素全价料220KG。

  3.4“林—料—畜”一体化循环体系

  针对我国“人畜争粮”、饲料紧缺和食品安全的巨大需求,创建“以树代粮”、“种养循环”生态农牧业经济模式,在种苗繁殖、田间种植、枝叶采收、饲料加工、禽畜养殖、销售等多个环节,重点推行“五化”生产技术体系,并在此基础上通过“过腹还田”延长产业链,实现过腹增值。

  杂交构树产业结合现代生物技术,以植物生产、动物转化、微生物还原为技术路线,延长“林—料—畜”一体化生态产业链,通过“过腹还田”方式,变废为宝,构建起一条完整的生态循环全产业链(图2)。

 

  将规模化养殖产生的大量废弃物(动物粪便、生活有机垃圾)经过沼气池发酵,产生的沼气既可作为养殖场日常生活、生产用能,又可为当地农户提供清洁能源,改善农村能源结构;而发酵后残余的料液和沉渣具有丰富的营养物质,可作为有机肥用于杂交构树林的种植和当地农业生产。不仅将环境污染源转变为有利用价值的资源,更是实现了过腹增值,可以增加就业机会,提高农民收入,是一举多得的好事。

  我国杂交构树产业发展现状

  我国杂交构树产业发展政策

  2014年底,杂交构树产业扶贫工程在全国扶贫工作会议上获得批准,成为国家十大精准扶贫工程之一,亦是十大工程唯一的林业类种植项目,该工程将于2015起从部分省区试点,并逐步推广到全国各适应地区。构树扶贫工程被列入2015年我国十项精准扶贫工程之一。构树扶贫工程由国务院扶贫办牵头,协调各产业部门,成立“杂交构树产业扶贫”项目组,重点在全国贫困地区实施杂交构树“林—料—畜”一体化畜牧产业扶贫。

  为贯彻落实党中央、国务院一系列精准脱贫指示精神,促进贫困地区农业供给侧改革,培育适宜贫困地区发展特色产业,推动乡村振兴计划,鉴于部分省份在杂交构树全产业链发展及带贫减贫机制等方面进行了积极探索,取得了显著成效,有关部委非常重视并大力推动“杂交构树产业扶贫工程”。

  国务院扶贫办于2018年6月在河南省兰考县召开“全国构树扶贫工程现场观摩交流暨培训班”;7月,出台《关于扩大构树扶贫试点工作的指导意见》,意见中指出,杂交构树扶贫工程属于产业扶贫,可用涉农整合资金,享受一系列资金补贴,如粮改饲补助政策、退耕还林补助政策、农机购买补助政策等。构树扶贫工作内容包括推动构树全产业链建设、实行绿色发展、建立健全带贫益贫机制。

  农业农村部在推动构树扶贫工程落地见效上做了大量工作:2018年4月,将构树列入《饲料原料目录》;5月,公布了种植杂交构树对土壤地力影响的评价,得出在耕地上发展杂交构树不破坏土地,随时可以复耕;6月,将构树列入“粮改饲”示范推广品种,并委托有关科技单位完成营养价值评定和完善营养参数制定等;8月,委托中国农业科学院开展杂交构树青贮料在奶牛养殖中的应用评价。国家林业和草原局也将构树纳入“美丽中国”绿化建设优选树种5

  构树饲用技术标准相关情况

  2017年11月,国务院扶贫办中国扶贫发展中心委托中国农业大学进行构树饲用技术标准编制工作。中国农业大学成立了编制小组,开展了大量调研和研发工作,包括国内外文献搜集,实地调研广西、贵州、河南、四川、甘肃等构树种植区,分析试验数据,同时走访企业,了解需求,制定了构树栽培、青贮调制、干燥加工、饲喂等7项构树技术规程(T/HXCY_001-2019构树青贮技术规程、T/HXCY_002-2019构树干草调制技术规程、T/HXCY_003-2019构树青贮质量分级、T/HXCY_004-2019构树干草质量分级、T/HXCY_006-2019构树饲用技术规程-奶牛、T/HXCY_007-2019构树饲用技术规程—肉羊、T/HXCY_008-2019构树饲用技术规程—猪)。

  此外,2015年,山西省质量技术监督局发布杂交构树饲料生成应用技术规程(DB14/T1163-2015),该标准规定了杂交构树饲料生产应用的术语和定义、制作设备、原料的选择与准备、制作、质量要求和标签、包装、运输、储存及应用;2012年,贵州省质量技术监督局发布构树栽培技术规程(DB52/T754-2012)。

  杂交构树产业发展现状

  2014年底,构树扶贫工程被国务院扶贫办正式列为我国十项精准扶贫工程之一。我国现已建立内蒙古、甘肃、山西、贵州、安徽、广西、河南、重庆、四川、宁夏等10个试点省(市、区)及安徽岳西县、河南兰考县等32个试点县,三年多时间,全国种植面积从14700亩发展到如今的30多万亩。在过去三年时间里,国务院扶贫办推广了杂交构树新品种,创新了杂交构树种植采收的新技术,开发了杂交构树饲料的新产品,进行了杂交构树试种模式的新探索,研究了多种扶贫新办法,取得了显著的阶段性成效。实施构树精准扶贫工程,能够获得纯天然的环保粗蛋白木本饲料,确保国家粮食安全。同时,发展有机、绿色、无公害的杂交构树果实和林副产品,可以带动农户增收,帮助其脱贫致富,有利于贫困地区的生态修复及环境保护,是一项实现“经济—生态—社会”三个效益统一的利国利民工程。

  中国科学院杂交构树扶贫推广情况

  中国科学院历来十分重视科技扶贫工作,院长白春礼多次对构树扶贫工作做出批示。中国科学院科技促进发展局设立了科技扶贫专项支持杂交构树产业扶贫试点示范,进一步建立完善产业化技术体系和标准化体系;在国务院扶贫办指导下,院领导研究决定由中科院植物所牵头,与中科院创投和研发团队共同成立杂交构树科技成果转移转化高新技术企业,加强全国“杂交构树扶贫工程”种苗管控和产业化技术支撑。此外,在杂交构树扶贫道路上,充分发挥院士专家工作站高层次人才的科研优势,提高构树科技成果转化效率。

  据国扶办统计,2018年底,中国科学院STS计划、中科院科技成果转化投资基金支持的杂交构树产业扶贫工程在全国28个省、201个县推广种植,目前产业孵化454家企业(75%以上育苗企业),累计种植面积67万,直接脱贫15万人以上,惠及农民20万人左右。中国科学院植物研究所、中国科学院昆明植物所、中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)等单位均开展了构树扶贫项目推广。

  中国科学院植物研究所是国务院扶贫办构树扶贫工程唯一技术支撑单位,杂交构树及其产业化技术是中科院的创新成果,于2015年被国家列入十大精准扶贫工程之一。中科院植物所北方资源植物重点实验室沈世华研究组在收集评价构树基因资源和种质创新的基础上,通过杂交育种结合现代生物技术培育出富含粗蛋白的杂交构树树饲用品种“科构101”。在全国11个省市开展杂交构树扶贫试点工作。截至2018年6月,在全国20个省市区70多个国家级贫困县种植杂交构树40万亩,带动脱贫人口10万人左右。在种苗繁育、采收加工、种养结合、产品开发等方面取得了阶段性成效。一是推广了杂交构树新品种。二是创新了杂交构树种植采收技术。三是开发了杂交构树饲料产品。四是探索形成了多种带贫模式。

  杂交构树的研究现状

  构树基础研究现状

  利用CNKI数据库以“构树”为主题词进行检索,筛选与构树研究相关的研究性论文890篇6,其中包括期刊论文694篇,学位论文180篇。

  1.1论文数量变化趋势

  国内有关构树的研究开展时间较早(见图3),但整体来说研究数量偏少。相关的研究最早是关于构树药用研究,早在1956年,山东省中医进修学校开展了楮桃汁治疗顽固性癣的疗效研究;在1981年至1990年,该领域的研究达到一个小高峰,发文累计34篇,研究重点领域在构树的生态修复、育种栽培、景观绿化等研究领域;2007年以后,构树领域的研究进入快速增长阶段,每年发表论文50篇以上,其中在2010年发表论文85篇,研究领域拓展到构树的生理生化性质研究、构树的药用价值研究、构树在饲料、造纸、病虫防治等方面的应用。

 

 

  1.2发表论文省市分布

  全国30个省市开展了关于构树的研究,前十五位的省市见下图(见图4),其中江苏、贵州和北京在该领域研究较多,发文量达到110篇以上。第二梯队的河南、上海和湖北在该领域的发文量均在50篇以上。发文量前十位的省市分别是江苏、贵州、北京、河南、上海、湖北、湖南、广东、河北、广西和安徽,上述11个省市在构树研究领域中的发文量占总量的80%以上。其中江苏在该主题的研究中占有优势,其发文量占全部论文的15%。

 

 

  以五年为一个梯度,分析发文量在前5位省市发文变化发现(见图5)。从时间上看,江苏、北京、河南和上海均较早开展构树相关研究,贵州从1996年开展构树研究。从发文量上看,江苏在该研究领域持续保持着领先优势,并呈现上升趋势;北京、上海和贵州在近二十年内保持稳定增长的研究水平。

  1.3发表论文机构

 

  国内开展构树研究的机构主要以高校为主(见表1),其中发文数量在10篇以上的机构共有14家,贵州大学(60篇)和南京林业大学(59篇)是开展研究最多的机构,分别位列第一和第二,其次依次为江西农业大学、西南大学和北京林业大学。对前五位的机构历年发表论文按照时间进行统计(见图6)可以看出,江西农业大学在1982年开展了构树研究,此后西南大学、南京林业大学开展相关研究。在2005年以前,各单位的研究都不持续,且研究量比较少,南京林业大学的研究相对较多,自2005年以后各机构的研究都明显增多,且持续性较好。

 

 

  1.4发表论文基金资助情况

  从国内构树研究的基金来源来看(见表2),项目基金绝大部分来源于国家级的基金支持,其中以国家自然科学基金为主,共86项,其次是国家“十一五”科技支撑计划项目共29项,是项目基金的主要来源。此外,林业系统的专项支持项目也是资助的重要来源。从地方性项目资助看,贵州省科技厅年度攻关项目资助了7项目研究。

 

 

  构树研究热点分析

  2.1研究论文的主题分析

  构树用途广泛,是具有经济、社会、生态多功能综合效益的树种。国内已开展的构树研究领域内容丰富,从构树的生化性质、育种栽培,到其生态利用、经济利用等几方面,主要涉及生态修复、育种栽培、景观绿化、生理生化、药用、饲料、造纸及纤维材料、食品及提取制备九个领域(见表3,图7)。其中,有关构树的生态修复研究最多,发文数量为250篇,研究内容包括盐碱地区域、石漠化地区、煤矿地区等特殊环境的修复、干旱地区的水源涵养以及防沙固沙等多方面。研究最早的方向为构树的药用研究,始于1957年,此后的60多年,有关构树的药效研究在国内持续开展,并保持每年2~3篇的论文发文量。

 

 

  杂交构树是利用现代生物技术和传统杂交育种方法培育出的新树种,极具生态价值、经济价值。国内各研究机构积极开展构树育种栽培的相关研究,促进构树种植发展。其中2009~2011年为发文高峰期,共发表论文47篇,研究内容包括构树的基因表达、组培繁殖、扦插繁殖、品种筛选、种苗栽培、播种、病虫害防治等方面。

 

  在构树的经济利用方面,造纸、饲用为主要的利用方式。由于构树韧皮纤维细长,长宽比大,是一种优质的长纤维原料,构树制浆是造纸应用的主要研究内容,构树的纤维品质优良,是一种优良的造纸原材料,根据其不同部位纤维品质的特点,可制作成多种浆料,生产出不同用途的纸张。同时,构树韧皮部纤维也可作为纺织品等其他产品的原材料。此外,构树也是一种营养丰富的木本饲料,含有较高的粗蛋白、粗灰分、粗脂肪、磷,粗纤维含量适宜,是极具经济、社会价值绿色饲料,在近几年成为研究热点。

  2.2不同省市研究热点

  分析发文量前5位的省市在构树研究中的主题分布,了解我国各省市在生态修复、育种栽培、景观绿化、生理生化、药用、饲料、造纸及纤维材料、食品及提取制备九个领域内的研究重点(见图8)。江苏和贵州两省在构树研究的9个主题中均有涉及,其中,生态修复和育种栽培是主要研究方向,饲料、造纸及纤维材料、食品以及提取制备的研究则相对较少。从各省市开展的研究情况看,贵州的研究重点在生态修复、育种栽培和生理生化研究上;江苏、北京和河南在关注生态修复、育种栽培和生理生化研究的同时在景观绿化和药用方面开展了研究;上海在构树的研究集中在药用、生态修复及景观绿化方面。此外,在有关构树饲用的研究上,河南、北京、贵州均开展了研究,探讨了高蛋白植物构树的营养价值、饲料加工等方面。

 

  2.3不同机构研究热点

  将构树研究的主要方向,按照发文量前五位的重点机构在该主题关键词下的发文量,进行主题词-机构的分析(见图9)。从全国范围看,贵州大学在构树研究内的育种栽培、生态修复以及生理生化上实力较强,共发表论文60篇,而南京林业大学的研究更偏重生态修复、育种栽培和景观绿化研究;江西农业大学对育种栽培、生态修复和饲料的研究都较为关注;西南大学除在生态修复开展较多研究外,在育种栽培方面开展了相关研究;北京林业大学在火生态修复、育种栽培、景观绿化以及饲料方面开展了研究。

 

 

 

  杂交构树研究情况

  3.1杂交构树发文基本情况

  杂交构树是中国科学院植物研究所采用现代农业育种技术,通过太空搭载育种,杂交选育等手段培育出的优质树种,具有优良的经济价值和生态价值。国内有关杂交构树研究发表的论文共38篇,研究内容包括杂交构树的育种栽培、造纸及纤维材料、饲料及生态修复等(见图10)。

 

 

  ·2004年,山东轻工业学院对杂交构树的木质部进行了硫酸盐法和APMP制浆性能的试验,最早发表了关于杂交构树制浆性能的研究论文。

  ·2009年,中国林业大学开展了杂交构树再生体系的研究,开展了关于杂交构树扦插繁殖的研究,随后开展了杂交构树的组培繁育研究。

  ·2008年,中国农业科学院饲料研究所最早开展研究,探讨了杂交构树在反刍动物饲料中的饲用价值。此后,围绕杂交构树的饲用价值,中国农业科学院饲料研究所开展了系列研究。

  ·2013年,中国科学院植物研究所公开了构树转录组测序与器官差异表达基因分析的研究成果。

  ·2014年,中国科学院植物研究所根据杂交构树的生态特性,丰富可应用于盐碱地绿化的树种资源,通过在环渤海湾试验基地的连续种植试验,证明了杂交构树作为绿化树种在盐碱地应用的可行性。

  全国共有13个省市自治区开展了杂交构树的研究。其中北京市排名第一,发表论文14篇,研究内容集中在育种栽培和饲料方面;第二位为辽宁省,发表论文8篇,该省的研究机构围绕育种栽培、造纸及纤维材料和饲料开展了研究;河北省和贵州省分别发表论文3篇,位列第三位(见图11)。

  在开展杂交构树的研究机构中,中国农科院材料研究所发表了5篇关于杂交构树饲用价值的研究;北京林业大学探讨了杂交构树的育种技术;中国科学院植物研究所除了研究了杂交构树的育种技术外,针对杂交构树的生态特性开展了研究。

  3.2杂交构树研究主题分析

  1)育种栽培

  目前,有关杂交构树育种栽培的研究共检索到论文18篇。其中有关育种繁育的研究12篇,研究内容包括杂交构树的扦插繁殖、组培繁殖技术以及基因分析研究。在有关杂交构树栽培的研究中,规模化、规范化的栽培技术是目前研究的集中点。

  2)饲料

  杂交构树因其丰富的蛋白质含量成为优质的蛋白饲料。国内关于杂交构树饲用研究共检索到6篇论文,重点关注了杂交构树的饲用营养价值及杂交构树青贮发酵技术。

  小结

  全国关于构树的相关研究始于上世纪50年代,山东省中医进修学校开展了楮桃汁治疗顽固性癣的疗效研究。但是此后的三十年该领域研究发展缓慢,2007年以后,构树领域的研究进入快速增长阶段,每年发表论文50篇以上,其中在2010年发表论文85篇。目前,全国共有30个国家开展了构树研究。江苏、贵州和北京在该领域研究较多,发文量达到110篇以上。河南省发文排名第四位,位于第二梯队。在研究机构的分布上,排名前二位的贵州大学和南京林业大学的发文量均在50篇以上。

  从该领域的研究主题分析可知,关于构树的研究主要集中在主要涉及生态修复、育种栽培、景观绿化、生理生化、药用、饲料、造纸及纤维材料、食品及提取制备九个方面。其中关于构树生态恢复和绿化景观的研究较为广泛,构树的饲用价值为近年新兴的研究方向,构树的育种栽培及其药用、饲用、食用的经济价值研究成为研究热点。河南省有关构树的研究主要集中在生态修复、育种栽培、药用、生理生化特性方面,在饲料、造纸及纤维材料以及食品领域也均有涉及。

  我国于2004年开始杂交构树的相关研究,目前仅发表相关论文38篇,处于研究的初始阶段。有关杂交构树的研究集中在育种栽培、造纸及纤维材料、饲料及生态修复四个方面,其中育种栽培方面的研究为主要研究方向。

  杂交构树的专利技术现状构

  树专利技术发展趋势分析

  检索数据来源智慧芽专利数据库,利用关键词设计检索策略,经过人工去噪共计得到1666件专利,数据检索日期为11月16日,所采用的主要分析工具为EXCEL和TDA。

  1.1专利申请量的逐年变化

  从构树的在华申请专利来看(图12),国内最早出现构树相关的专利申请是在1988年,但是这篇专利是由日本机械设备协力株式会社在中国申请的关于利用构树纤维造纸的技术。到1991年,我国的孟仲岐发明了一种壮肾健脑制剂的配方和工艺,其中利用了构树的果实楮实子,这是我国第一次有关构树的专利技术申请。

 

  从构树的在华申请趋势来看,2013年之前相关的技术申请量较少,均在100件/年以下的水平。进入2013年,关于构树的专利申请数量增长迅速,并在2016年申请量达到顶峰(343件)7。申请的专利内容涉及多个领域,包括构树的杂交育种、物质提取分离以及应用。

 

 

  1.2专利的技术领域分布

  对检索的专利进行技术标引(见图13),可以到目前国内对构树的研究主要集中在杂交育种技术、制备工艺(从构树中提取分离相关物质)以及构树在各个领域的应用,应用领域主要包括药用、饲料与肥料、食品、美容保健、生态修复、造纸以及其他领域(如纺织、日化等)。

  构树的杂交育种技术:主要包括有性繁殖、无性快繁(扦插繁殖、组织培养再生体系)等技术以及构树用肥等方面。

  构树的制备工艺:主要包括从构树中提取黄酮类化合物、构树素、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖醛酸苷、纤维素、生物碱、亚油酸等物质的方法,以及蛋白质分离的方法。

  构树在医药领域的应用:构树叶、果实、根、乳汁均可入药。目前主要用于治疗腰膝酸软、虚劳骨蒸、头晕目昏、目生膜、水肿胀满、顽癣、神经性皮炎、湿疹等疾病,另外在肝炎、心脏疾病、眼科疾病、乳腺癌、内分泌疾病以及鼻炎等疾病中也有所应用。

  构树在饲料与肥料领域的应用:饲料方面,由于构树叶和果实蛋白、氨基酸含量丰富,主要应用在猪饲料、兔饲料、鱼饲料、鸡饲料、牛饲料、羊饲料等饲料制备中,这种饲料可起到提高免疫机能、提高消化利用率、提高抗病性以及改善肉质的作用。肥料方面,主要用于菌菇类的培养基制备、水稻用肥料以及保水缓释肥等。

  构树在食品领域的应用:主要用于酒和茶的制作,另外还用于各种发酵泡菜、腊肉以及为饮料、糕点、糖果等食品的添加剂。

  构树在美容保健领域的应用:主要用于药酒、保健饮品、减肥药等保健品以及美白、祛斑、祛皱等美容化妆品的制作。

  构树在生态修复领域的应用:构树具有较强的净化环境的功能,能大量地吸滞粉尘,对二氧化硫、氯化物、氮氧化物等有毒气体有较强的吸收能力,是城市园林绿化,特别是工矿企业绿化的理想树种,也是三北地区防护林和山区大力推广种植与封山育林的良好树种。

  构树在造纸领域的应用:构树韧皮纤维含量高,只溶于浓度较高的强酸中,具有较好的化学稳定性,耐腐蚀性好,纤维细长,色泽洁白,主要用于制造高级用纸(打字蜡纸、引线纱纸、新闻纸、宣纸、造币纸等)。

  1.3专利主要技术领域的时间变化趋势

  从构树专利的主要技术领域的时间变化趋势可以看到(见图14),国内最早出现的技术是构树在造纸领域的应用(1988年);到1991年,第一次利用构树果实制备保健品,我国的孟仲岐发明了一种壮肾健脑制剂的配方和工艺,其中利用了构树的果实楮实子;1992年,张戈平等将楮实子用到制酒工艺中;1993年开发了构树的药用价值;2002年开始出现构树育种、构树饲料以及从构树中提取相关化合物的技术。

 

  另外可以看到,各技术领域的申请量基本都随着时间增加,其中构树在医药领域的应用在2015年到达顶峰,近年有所回落;饲料肥料领域以及育种技术的申请量在2017年到达顶峰;美容保健领域在2016年申请量最多;而食品领域的应用在2014年的申请量最大,随后4年呈下降趋势。

  构树核心专利分析

  2.1最新专利

  从国内最新申请的专利来看(TOP20),申请人主要分布在安徽、贵州、山东以及河南的公司,另外一部分为个人申请人。技术领域主要涵盖饲料肥料(7件)、药用(6件)、育种(4件)、美容保健(2件)、制备工艺(1件),可以看出近年来的专利申请方向主要集中在构树在饲料肥料和医药领域的应用(见表5)。

 

 

  2.2同族专利

  同族专利是指基于同一优先权文件,在不同国家或地区,以及地区间专利组织多次申请、多次公布或批准的内容相同或基本相同的一组专利文献。同族专利的数量,可以反映专利的重要程度。从排名前20的专利来看,只有两项专利是国内申请人所有的技术,分别是安徽智联投资集团有限公司2014年发明的一种鼬獾专用颗粒饲料,以及程龙凤2014年发明的一种香椿茶酒的酿造方法。其余均为其他国家申请人的在华技术布局(见表6)。

 

 

 

  2.3高被引专利

  从构树TOP20的高被引论文分布来看(见表7),被引次数最多的是戚海波2002年发明的一种蜂蜜及在美容化妆品中的应用,被引次数高达100,将楮实子添加到蜂蜜中,并在化妆美容领域中应用。其他高被引专利所涉及的技术领域主要包括食品(7件)、保健(5件)、药用(3件)、饲料肥料(3件)以及生态修复(2件)。

 

 

 

  构树专利技术来源地区分布

  从构树专利的技术来源地区分布可以看到(见图15),全国共用31个省市在构树领域进行专利申请,安徽是拥有最多专利技术的省份,占总数的23%,其次是山东(16%)、贵州(7%)、贵州(7%)、广西(6%)、浙江(6%)、江苏(5%)、河南(3%)、北京(3%)等。

 

 

  从各省市的技术分布可以看到(见表8),各地的技术布局重点不尽相同。安徽主要在食品、饲料肥料以及医药领域布局;山东的专利技术主要布局在医药领域;贵州主要在饲料肥料领域进行申请;广东主要在饲料肥料、医药领域以及美容保健领域进行布局;广西主要在饲料肥料领域布局;浙江、江苏、河南主要在医药领域布局;北京主要在医药领域和制备工艺领域进行专利申请。

  构树专利技术主要持有人及其技术优势分析

  4.1专利技术主要持有人分布

  国内构树领域专利申请量最多的前10为专利权人如表9所示。其中5家公司、3位个人申请人、1家研究所和1家政府机构。TOP10专利权人主要来自安徽(5位)、贵州(2位)、广西、广东和山东各一位。前10为专利权人中,除汤兴华、于兴俊、五河县鑫旺清真食品有限公司和许炜外,其余申请人的专利技术申请时间均在近三年。

  4.2主要专利持有人的技术领域分析

  从专利申请人的技术布局来看(见表10),前10为申请人均没有在医药领域进行技术布局,其中申请量最多的天长市金农农业发展有限公司主要在饲料领域进行技术布局,其次是构树的育种技术;贵州务川科华生物科技有限公司主要在构树杂交育种领域进行技术布局,另外在食品、饲料、生态修复等领域也有所涉及;佛山市高明区生产力促进中心和广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所主要在饲料领域开展研究;汤兴华、于兴俊、许炜和五河县鑫旺清真食品有限公司申请的专利主要涉及食品领域;中科天华生物科技公司在育种、饲料肥料、制备工艺等方面均有布局。

 

 

 

  杂交构树专利申请情况

  在检索到的1666篇专利文献中,明确提到杂交构树的专利有43篇,其中涵盖的技术领域包括饲料、育种、食品、生态绿化与矿山修复、日化用品等。

  其中,杂交构树用作饲料领域中包括猪、牛羊、鸡、鱼饲料的应用,以及青贮饲料发酵方法等技术内容,最早开始使用杂交构树做饲料的专利申请是在2008年,中植构树生物科技有限公司发明了一种杂交构树叶配制的奶牛精饲料;育种方面,主要包括杂交构树的组织培养方法、杂交构树的采收时期判定、培养装置以及转录因子及其编码基因的应用等方面;食品方面主要是利用杂交构树叶制茶以及食用配料;生态方面主要是利用杂交构树进行废弃矿山生态修复和矿区以及滨海盐碱地生态绿化;日化方面只有一件专利,是利用杂交构树叶配制洗洁剂。

  小结

  中国最早出现的构树相关专利申请可追溯到1988年,进入2013年,关于构树的专利申请数量增长迅速,并在2016年申请量达到顶峰。国内对构树的研究主要集中在杂交育种技术、制备工艺(从构树中提取分离相关物质)以及构树在各个领域的应用,应用领域主要包括药用、饲料与肥料、食品、美容保健、生态修复、造纸以及其他领域(如纺织、日化等)。涉及杂交构树的专利涵盖的技术领域包括饲料、育种、食品、生态绿化与矿山修复、日化用品等。

  全国共有31个省市在构树领域进行专利申请,安徽是拥有最多专利技术的省份,其次是山东、贵州、广东、广西,并且各地的技术布局重点不尽相同。国内构树领域专利申请量最多的前5位专利权人分别是天长市金农农业发展有限公司、贵州务川科华生物科技有限公司、佛山市高明区生产力促进中心、广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所和汤兴华。前5位申请人的专利布局主要在饲料、食品以及育种领域。

  总结及建议

  杂交构树产业面临问题

  杂交构树产业惠及贫困地区千万人口,是我国脱贫攻坚的主要方式。但是,在杂交构树产业精准扶贫的道路上仍然存在产业共性问题尚待解决。这些问题包括:(1)产业政策落实不到位,产业扶贫过程中存在“上热下冷”情况,除了国家层面的倡导,需要省市县等地方政府的规划、实施,做好招商引资配套资金和后勤保障。(2)科技研发投入不足,产业链关键环节尚未完全打通,良种选育、种植密度、水肥供给、病虫害防治、采收加工等技术仍需突破。(3)产业规模化发展陷入瓶颈,急需扩大杂交构树产业下游产品需求,提高产品经济效益,引进种植企业和养殖企业,构建标准化、规模化的发展模式。

  杂交构树产业发展建议

  发展构树产业,促成“构树种植—构树经济林—构树饲料—生态养殖—肉类加工”的现代生态农业模式。鉴于杂交构树产业目前存在的问题,可从以下几方面发展:

  一、强化政策落实、加强宣传推广,提升产业认知度

  1.因地制宜制定杂交构树产业发展政策,设立杂交构树产业发展专项基金,专款专用,保障产业的稳步发展。加强杂交构树产业组织管理,成立专项办公室,保障各项政策落实到位。在杂交构树产业示范区设置领导负责制,由各级政府领导直接负责。加大科研投入和研发力度,设立杂交构树领域研究专项基金,促进产业技术快速发展。

  2.建立构树产业扶贫的政策、资讯和技术等信息发布和服务的网络平台。及时公布杂交构树产业扶贫相关的信息,为各级政府实施构树扶贫工程提供权威、系统和全面的产业资讯,引导有志于扶贫事业和构树扶贫工程的企业走正确的发展道路、参与构树扶贫工程和产业发展相关行业体系的建立和标准的制定,规范市场行为。

  3.充分发挥构树产业高层次人才的科研优势,通过建设院士工作站、产学研研究基地、工程中心等,提高杂交构树科技成果转化效率;通过举办各种论坛和学术交流,促进杂交构树产品推广使用。将杂交构树产业及产品推广到大众化视野,实现杂交构树产业的广泛深度认知。

  二、加强杂交构树科技研发,加大科技培训力度

  1.采用科学的种植、养殖管理方式和技术体系,规范杂交构树产业化链条中品种优化、种苗繁育、种植、采收、储存、加工、养殖以及产品品质评价等各环节中关键技术。

  2.我国杂交构树迅速发展,杂交构树产业科技从业人员和技术推广人员严重缺乏,尤其在贫困地区,科技人才的缺口更为突出。因此,加强产业科技培训力度,培养产业技术的科研力量和后备人才,以及产业技术从业人员,对于杂交构树产业发展的可持续性至关重要。

  三、打造特色绿色产业,实现经济效益、社会效益、生态效益相统一

  1.建立优质种苗基地,促进杂交构树产业健康发展。大力推广规模化杂交构树产业,以解决部分地区存在野生构树种苗充斥市场、优质杂交构树种苗供应不足等问题。

  2.引导企业参与,促进杂交构树产业快速发展。积极引导企业参与构树产业开发,采取“公司+合作社+基地+农户”的经营模式,鼓励带动周边农户特别是贫困户参与发展杂交构树产业。

  3.构建生态循环产业链,促进杂交构树产业可持续发展。构树种植不仅能保护生态绿色植被,还能解决畜禽与人争粮的问题。用构树饲料喂养的畜禽,不仅口感变佳,营养价值提高,销售价格也倍增,更好帮助贫困户增收。

  4.扩大产业发展规模,引导大型饲料企业、规模化农场进入杂交构树产业,提高杂交构树产业链下游需求,通过“供给侧改革”,提升上游产业链的发展质量及规模。

  (作者单位:中国科学院文献情报中心咨询服务部)

 

  参考文献

  1 郑汉臣,黄宝康,秦路平等.构树属植物的分布及其生物学特性[J].中国野生植物资源,2002,21(6):11-13.

  2 黄镇.福建省大力发展构树速生纸材林的初步探讨[J].福建轻纺,2007,227(12):30-34.

  3 构树产业联盟,http://www.chuguang001.com/list-52-1.html 

  4 赵美玲,沈世华.杂交构树产业一条龙构建生态养殖新模式[J].生命世界,2018(10):12-15.

  5 沈世华等,科技引领创新产业助力扶贫——杂交构树扶贫工程在山东菏泽的成效与启示[J].中国科学院院刊,2018(9).

  6 主题=(构树or楮实子)not结构树,检索日期为2018年11月22日。

  7 专利从申请到公开一般需要长达18月甚至3年的时间,因此近2017-2018的数据比实际数量略低

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