来源：《世界农药》2024 ,46 (11)
作者：殷伟，曹猛猛
农药在中国经济发展中扮演着举足轻重角色。作为全球农药生产和出口大国，中国2013年农药出口突破100万t,2021年约220万t，占全球出口37%，创汇约200亿美元，有力推动我国新农药创新发展。但2023年由于价格大幅下跌，我国农药行业的营收和利润首次出现下滑。面对国内外市场激烈的价格竞争，中国农药产业开始面临提升产品价值链、布局国际市场、开拓新兴市场等诸多挑战。 农药作为农业生产的重要支撑，其高质量创新对我国粮食安全和农业可持续发展具有关键作用。至2021年10月，中国农药专利申请仅次于美国，达16.5万件，全球占比20.82%。尽管中国农药专利申请数量大，但大多集中国内市场，且具有国际竞争力和高附加值专利较少，我国农药产品在国际市场上的溢价能力明显不足。以中国2019年农药出口为例，平均单价仅为3377美元/t，远低于美国、法国、德国以及印度的出口单价7470～9741美元/t。
专利合作条约(Patent Cooperation Treaty,PCT)是1978年生效的在专利领域进行合作的国际性条约，依照PCT提出的专利申请被称为专利国际申请或PCT国际申请。该条约允许申请人用一种语言向一个专利局提交一份申请，就可以在多个国家寻求专利保护，简化流程并节省成本。申请人还可以利用国际检索报告优化申请文件，增加获得授权的机会。中国已连续5年成为全球PCT申请领头羊，2023年PCT申请达7.4万件，占全球总量27.1%。但我国农化企业主要聚焦于仿制药和剂型的生产加工，PCT申请的成本与收益的正向互动尚未形成，企业在国际市场的专利布局亟需优化和加强。
1 农药行业PCT国际申请
本研究依托HimmPat数据库及其检索分析工具，依据国际专利分类号(IPC)中涉及农药剂型、化合物及其功能的分类号进行了详尽的检索，时间跨度从2003年延伸至2023年，截止日期设定为2024年5月31日。通过系统的搜集整理，最终得到37736项PCT专利申请数据。
1.1 申请概况
从2003—2023年，全球农药行业的PCT申请量经历了增长后波动下降的轨迹。2003—2008年，申请量持续攀升，并在2008年达到顶峰的2323件。随后的2009—2011年，申请量维持在较高水平。但从2012年开始，申请量显著下滑，2013—2022年的平均申请量降至1580件，仅占峰值的68%。值得注意的是，由于专利申请的公开存在一定的时间滞后，2023年的部分PCT申请数据可能尚未完全披露。这一趋势显示出农药行业在过去20年间的创新活动变化，特别是近几年的专利申请活动有所减少，反映了行业内外部环境的变化和挑战。图1展示了2003—2023年全球农药行业PCT申请量的分布情况。
1.2 申请人
1.2.1 申请人国别
2003—2023年间农药行业PCT申请来源国分布见图2。从申请总量来看，期间内美国17 400件申请，占全球申请量的46.1%，数量远超其他国家。德国以6106件申请稳居第二，约为美国的1/2，而日本则以3930件申请位列第三。瑞士、中国、英国和法国分别以2446、1779、1775、1607件申请紧随其后。印度、以色列和韩国分别以1098、838、712件申请位列第八至第十位。这些数据凸显了美国在全球农药行业专利申请中的领导地位，同时也显示了德国和日本在农药知识产权保护方面的显著成就。中国虽然在申请数量上取得了一定成绩，但与欧美等传统农药强国相比仍有提升空间。
1.2.2 主要国家申请趋势
2003—2023年农药行业，美国、德国、日本、中国和印度PCT专利申请趋势如图3所示。美国申请量在2003年为1160件，随后在2007、2008年上升至1309、1314件，创下了历史新高。然后，自2009年起，申请量开始急剧下滑，2013年已降至650件，仅为2008年峰值的1/2左右。从2014年开始，申请量进入了一个缓慢持续的下降期，到了2022年，申请量进一步减少至411件。这一显著的下降趋势与2007—2008年美国次贷危机的时间线高度吻合，这可能表明金融危机引发的产业调整对美国农药行业产生了深远的影响。美国在全球PCT专利申请中仍然占据着举足轻重的地位，其在农药行业的专利申请活动仍然是全球关注的焦点。
德国农药行业的PCT专利申请自2006年起呈现持续下降的趋势。2006年申请量为468件，但到2022年已降至146件，仅占2006年的31.1%。尽管与美国相比，德国的减少数值不大，但相对比例上却超过了美国，这可能表明德国在农药技术领域的创新活力有所减弱。
日本在农药领域的PCT专利申请呈现出温和波动的态势。2003年，申请量起步于133件，随后逐年攀升，并在2011年达到了277件的峰值。进入2012年之后，虽然申请量有所回落，但依旧稳定在150～200件的区间内，显示出日本在该领域的技术创新保持了一定的活跃度和持续性。
中国的农药PCT专利申请量虽然起点较低，但呈现出明显的增长势头。具体来看，2003年的申请量仅为13件，而到了2010年，这一数字已增至71件。进一步，在2016—2022年，年均申请量更是达到了136件。尽管与美国相比仍有很大距离，但中国的申请量已经与德国和日本接近，显示出中国在农药技术创新方面的迅速进步和追赶态势。
印度的PCT专利申请在农药领域表现出了显著的波动性。2003年，印度在该领域的申请仅为17件，从2009年开始，申请数量有所上升，到2010年达到了109件的高峰。此后，申请数量经历了显著的起伏，2013年降至18件的低点。从2018年起，申请数量又开始稳步缓慢上升，到2022年增加至98件。印度与德国和日本相比，申请量已经较为接近，显示出印度在农药领域的技术创新和国际专利保护力度正在逐步增强。
1.2.3 主要申请人
从申请主体来看，在2003—2023年期间，全球和中国农药行业PCT专利申请数量排名前20的申请人及申请数量见表1。为了清晰展示农化实体整体的研发实力，此处对关联申请人进行了合并整理：如将拜耳作物科学有限合伙公司、拜耳农作物科学株式会社、拜耳知识产权股份有限公司进行了合并；陶氏、杜邦、科迪华申请数据进行合并。国内申请人中的外资企业，如美爱宝、巴斯夫、科迪华的申请，是指经由其在中国地区的研发实体提交的PCT申请数量。
注：表中美国农业是指申请人为美国(由农业部部长代表)，一般出现在与企业或科研院所的联合申请中；美爱宝(Albaugh)2021年并购龙灯集团，原申请人为龙灯集团的PCT申请并入美爱宝公司。
在农药领域PCT申请排名中，德国的2家领先企业表现突出：拜耳作物以2834项专利申请高居榜首，而巴斯夫以2299项申请紧随其后，彰显了德国在农药研发方面的雄厚实力。中国的先正达公司以1896项申请位列第三。
美国在该榜单中占据了6个席位，其中科迪华以1359项申请排名第四，默沙东公司、富美实、美爱宝以及学术机构加利福尼亚大学董事会和佛罗里达大学研究基金会分别以437、271、161、251、119项申请进入榜单，体现了美国在全球农药行业中的竞争力。
日本也有4家企业跻身榜单，住友农药株式会社949项排名第五，曹达株式会社、石原产业株式会社和日本农药株式会社分别拥有248、184、138项申请，显示了日本在农药研发上不俗的实力。
此外，印度的联合磷化公司凭借245项专利申请，展现了印度企业在农药领域的增长势头。英国的葛兰素史克和法国的罗地亚集团分别以210、121项专利申请，显示了这2个国家在农药研发方面的活跃度。
总体来看，德国和美国在全球农药专利申请中保持领先地位，日本也展现了强劲的研发能力。同时，印度和中国的企业通过不断的技术创新和积极的市场扩张策略，正在逐步增强其在全球市场的竞争力。特别是中国，通过海外并购活动，如中国化工集团成功收购先正达集团，显著提升了其在全球农化市场的技术影响力。
我国企业申请量相对较少，清原农冠以107项占据中资企业首位。江苏辉丰生物、中国中化、北京大北农、山东省联合农药和江苏中旗科技分别以51、33、21、19项申请位列其后。
国内高校和研究机构成为农药PCT专利申请的重要力量，前20名申请人中有8个席位被科研院所占据：沈阳中化农药化工研发有限公司(原沈阳化工研究院农药研究所)以80项申请位居第五，华东理工大学27项，南开大学、湖南化工研究院均为23项，沈阳化工大学、南京农业大学、浙江大学和华中师范大学也表现不俗，分别有18、17、17、16项申请。这些科研院所的积极参与和创新成就，不仅推动了国内农药科技的进步，也增强了中国在全球农药市场的竞争力。
在外资企业方面，美爱宝、巴斯夫、科迪华、默沙东公司、拜耳作物等国际农药巨头在中国的研发机构分别贡献了159、68、27、20、16项PCT专利申请，显示了这些公司对中国市场的重视和对本地研发的投入。
中国的申请人类型多样，涵盖了大型国有企业、民营企业、外资企业和高等院校及科研机构，这种多元化的参与有助于促进国内农药行业的全面发展。然而，尽管中国申请人在多样性上与国际接轨，但在申请总量和国际影响力方面，与全球领先的跨国公司相比仍有提升空间。
自2014年以来，美国申请人数量开始下降，与同期的年度申请总量趋势相吻合。美国申请人的平均申请量也开始呈现递减趋势，从2013年的1.84件降至2022年的1.41件，单个申请人的申请活跃度有所降低。
德国的申请人数量经历了较大波动，从2013年的54件减少至2020年的26件，在2021年又回升至50件左右。德国申请人的平均申请量在5个国家中最高，每个申请实体申请5.33件，且整体变化不大，显示了德国在农药专利申请方面的高效率和稳定性。
日本申请人数量整体呈现上升趋势，从2013年的79件增加至2022年的120件，平均申请量从2013年的2.18件降至2022年的1.67件。
中国申请人数量显著增长，从2013年的45件增加至2021年的109件。平均申请量在2013年为1.22件，2017年达到2.88件的峰值，之后逐年缓慢下降至2022年的1.22件，位列5个国家之末，这表明中国农药行业的大部分研发实体在PCT申请上的数量并不高。
印度的申请人数量从2013年的16件增加至2021年的43件，呈现缓慢上升的趋势，平均申请量也从2013年的1.13件增长至2022年的2.56件，显示出印度在农药专利申请方面的参与度逐步增强。
总体而言，美国在农药PCT专利申请的申请人数量上保持领先，但平均申请量有所减少。德国和日本的申请人数量虽少，但平均申请量较高。中国申请人数量大幅增加，但平均申请量较低。印度的申请人数量和平均申请量均有所提升，在全球农药专利申请中的参与度在不断增强。
2 技术领域分析
依据国际专利分类体系(IPC)，农药专利主要归类于A01P和A01N系列。其中A01P系列侧重于防治靶标对象，而A01N系列则注重农药化合物的结构、来源、成分和剂型。通过对这些技术领域的专利进行分类统计分析，可以揭示农药行业的核心研究方向以及技术进步的动态趋势。
2.1 防治靶标的申请趋势
2013—2022年农药行业PCT专利申请按照防治靶标进行IPC分类申请数量统计及逐年申请趋势分别参见表3、图4。
2013—2022年的10年间，农药行业的PCT申请在防治靶标的分类中展现了多样化的发展趋势。A01P3(杀菌剂)见证了最多的专利申请活动，2013年录得221件申请，到了2022年，这一数字小幅上升至254件，累计申请量达到2238件，反映出该领域的稳步增长。
A01P7(杀螨剂和杀虫剂)专利申请数量保持相对稳定，从2013年的182件轻微增长至2022年的192件，总申请量为1760件。这一稳定的申请趋势表明了农药行业对害虫防治技术的持续关注。
A01P13(除草剂)申请量从2013年的117件增长至2022年的143件，尤其在近4～5年内呈现出显著的增长势头，这反映了除草剂在农药研发领域中日益增长的关注。
与此同时，A01P21(植物生长调节剂)呈现出波动中的上升趋势。A01P5(杀线虫剂)和A01P7(害虫趋避剂)的专利申请活动相对较少，且在这段时间内没有显示出明显的增长模式，这可能指出这些细分市场在农药研究中的关注度较低。
2.2 化合物的申请趋势
2013—2022年农药行业PCT专利申请以化合物结构、来源进行分类数量统计及逐年申请趋势见表4、图5。
总体而言，A01N25类别(以形态、非有效成分或使用方法为特征的化合物)的专利申请呈现出显著的增长，这反映出业界在有效成分复配、剂型创新和助剂优化方面的积极性，旨在提升现有农药化合物的性能。这种增长趋势同样出现在A01N59(含有元素或无机化合物)和A01N65(含有藻类、地衣、苔藓、多细胞真菌或植物材料及其衍生物)类别中，显示出研究者正在积极探索无机化合物和多细胞真菌衍生物在农药领域的新应用。
尽管A01N43(含有杂环的化合物)依然是专利申请数量最多的领域，但其申请量有所下降。与此同时，A01N37(含有带有3个连于杂原子的键的碳原子)和A01N63(包括微生物、病毒等物质)的专利申请保持稳定，累计分别达到2419、2657件，这表明这些领域的研究和开发活动持续活跃。
此外，对于传统上具有较高毒性的农药，如A01N57(有机磷化合物)，其专利申请量维持在较低水平，这可能反映了行业对更安全、更环保农药替代品的追求。
2.3 细分领域申请趋势
通过对农药行业细分领域分类号统计分析，可以清楚看到各国在农药细分领域的创新动向。2013—2022年美国、德国、日本、中国、印度等农药行业PCT专利申请按IPC小组分类统计见表5。
美国在生物技术领域表现突出，特别是在利用微生物、病毒等生物材料的技术(如A01N63/00,408件)以及六元环化合物(A01N43/40,429件)的专利申请上，彰显了其在生物技术与化学合成领域的研发实力。此外，美国在消毒剂和抗微生物化合物(A01P1/00,400件)以及形态或使用方法创新的化合物(A01N25/00系列)方面也有显著的研发投入，体现了其对制剂技术和应用创新的重视。
德国在化学合成领域展现了其专业优势，尤其在特定结构的杂环化合物(如A01N43/56,354件和A01N43/653,315件)的专利申请上表现突出。德国在杀菌剂(A01P3/00,405件)和除草剂(A01P13/00,291件)的研发上也表现不俗，同时对复杂杂环结构化合物的研究深入，涉及多种杂环结构类型(如A01N43/80、A01N43/90等)，显示了其在合成路线和化学结构创新上的优势。
日本在农药应用领域的专利申请较为广泛，特别是在杀菌剂(A01P3/00,717件)和杀昆虫剂(A01P7/04,465件)方面，反映了其在农药应用上的多元化研发策略。同时，日本在杂环化合物(如A01N43/40,270件)和消毒剂(A01P1/00,240件)领域也有显著的研发投入。
中国在农药应用的多个领域都有所布局，尤其在杀菌剂(A01P3/00,286件)、除草剂(A01P13/00,235件)和杀昆虫剂(A01P7/04,204件)方面。中国在植物生长调节剂(A01P21/00,110件)和特定杂环结构化合物的创新上也展现了一定的专利积累。
印度虽然在专利申请总量上较少，但其申请主要集中在带有氮原子的六元环化合物(A01N43/40)、杀菌剂(A01P3/00)和含1,2-二唑的化合物(A01N43/56)等领域，显示了印度在特定农药化合物研发上的关注。
3 同族申请分析
3.1 优先权和同族数量
优先权申请文件在专利申请中扮演着保护发明、优化市场策略和管理申请成本的重要角色。通过对PCT申请的优先权文件进行聚类分析，获得了2013—2022年农药行业主要国家地区PCT优先权和同族情况，见表6。
农药行业PCT专利申请统计中，美国和欧洲以5859、2780件的专利优先权申请在全球范围内占据领先地位，这一数据凸显了它们在全球农药市场中的重要地位。以优先权文件为基础，申请的同族专利数量全球平均值约为8件，进一步证明了它们在农药技术创新和国际布局上的广泛影响力。日本、英国和法国在同族专利的分布上也有不俗表现，这些国家的技术优势和全球战略布局能力得到了体现。
中国在同族专利的平均数量上则为3.57件，在主要国家中排名较低，甚至低于印度的5.67件。此外，中国PCT申请的简单同族中位数仅为2件，这表明约有1/2的中国PCT申请主要局限于世界知识产权组织(WIPO)和国内，尚未扩展到其他国家和地区，这可能指向中国在出口市场所在国家的专利布局上的潜在增长空间。
3.2 同族分布
2013—2022年，全球农药行业的PCT专利申请在美国、欧洲、日本、中国和印度的国家和地区分布数据见表7。
美国在全球农药专利布局中占据了核心地位，不仅是本国申请者的优先选择，也是欧洲、日本、中国和印度等地区申请者的重要目标市场。具体来说，欧洲1848件、日本841件、中国318件、印度357件专利均在美国进行了布局。
欧洲、中国、巴西，成为各国申请者战略布局的关键区域。来自美国、欧洲、日本、中国和印度的申请者普遍倾向于在这些地区提交大量专利申请，以确保在主要市场上获得专利保护。
美国和欧洲的申请者展现了更为广泛的全球市场专利布局，其申请覆盖了多个国家和地区，这反映了它们在全球技术输出方面的广泛影响力。例如，美国申请者不仅在美国和欧洲市场申请了大量专利，还在加拿大(2877件)、中国(2659件)、澳大利亚(2251件)、日本(1904件)等国家进行了专利布局。相比之下，中国和印度的申请者在全球布局上较为集中，主要关注国内市场和少数主要市场，进入第三方市场的比例相对较低。
在对新兴市场的关注度上，存在明显差异。美国、欧洲和日本等国的申请者更倾向于将巴西、墨西哥、澳大利亚、阿根廷等新兴市场作为专利布局的重点，而中国和印度的申请者在这些新兴市场的布局相对较少，更多集中在美国和欧洲等传统市场。
3.3 同族法律状态
为了深入理解各主要国家/地区的专利审查的效率和授权情况，将2013—2022年这10年的数据以5年为周期进行分组，对比2个阶段的同族专利在各国的法律状态情况，详见表8、表9。
PCT同族申请在不同国家/地区的审查进度呈现出显著差异，阿根廷、加拿大和巴西的审查进度相对较慢，2018—2022年间的申请授权率分别只有5.5%、9.42%、19.06%。加拿大的情况尤为突出，2018—2022年间，有86.37%的申请仍处于公开或实质审查阶段，这一比例在所有统计国家/地区中是最高的，在2013—2017年，加拿大仍有15.42%的同族申请处于公开或实质审查状态。相比之下，中国、日本、韩国和美国展现出更高的审查效率。
从总体授权情况(包括授权和权利终止)来看，2013—2017年期间，澳大利亚以81.47%的授权率领先，其次是美国、日本和中国，分别为75.55%、71.98%、66.56%。在有效状态下的授权专利占比方面，大多数国家/地区介于50%～65%之间，例如美国为65.31%、欧洲专利局(EPO)为55.58%、日本为63.21%、中国为55.06%、澳大利亚为60.86%。未审结专利的占比较低的国家/地区有日本(1.46%)、韩国(3.72%)和美国(4.14%)。这些数据揭示了各国/地区在专利审查和授权方面的效率和差异，为申请人提供了有关不同审批管辖区专利授权可能性的重要参考。
4 结论和建议
过去的30年间，全球农药贸易版图发生了显著转变。美国、德国和法国的出口份额从全球占比的70%骤降至24%，而中国则占全球市场的超1/3，印度的市场份额也增至8%。这些市场份额的显著变化不仅标志着全球农药生产和贸易重心的东移，在PCT专利申请趋势中也可见一斑。
2014年以来，农药行业申请量仅为最高值的70%左右，而美国、德国申请量的下降是整体趋势下降的主要因素，全球性的技术创新步伐有所放缓。农药行业的PCT专利申请长期由跨国农药巨头如拜耳作物、巴斯夫、先正达、科迪华和住友化学等主导。美国的科研机构，包括加利福尼亚大学、佛罗里达大学、哥伦比亚大学，通过单独或与企业联合申请提交大量专利，仍然展现出强大的研发能力。全球申请数据的变化可能与行业整体利润率的波动相关，也反映出技术创新所带来的边际优势正在减少。
相比之下，虽然中国PCT申请在缓慢增加，但数量仍然较少，单申请人申请量低于印度。中国科研院所在国内PCT申请中的主导地位表明中国农化企业在PCT申请方面的动力不足，尚未在全球范围内通过PCT申请获得显著利益。尽管科研院所在研发方面具备实力，但在与企业的合作及推动技术全球商业化方面面临挑战。中国农药行业的PCT过去10年平均申请量为118件/年，占全球总量约3.3%，在国际专利申请方面的活跃度不高，与全球研发强国相距甚远。
从技术角度看，杀菌剂在农药类别的PCT申请中始终领先，其次是杀虫杀螨剂、除草剂、植物生长调节剂和杀线虫剂。长期趋势显示杀菌剂、除草剂和植物生长调节剂的申请量略有上升。在农药化合物研发方面，PCT申请主要集中在含杂环化合物、形态非有效成分或使用方法特征的化合物，以及带有3个连接于杂原子的碳原子的化合物。同时，以形态、非有效成分或使用方法特征的化合物、含元素或无机化合物，以及含有藻类、苔藓等真菌植物材料或其衍生物的申请正逐年增加，这可能预示着农药研发的新方向和市场对这些新型化合物兴趣的增长。
中国农药行业的PCT申请同族专利数量较低，多集中在国内和WIPO层面，较少扩展至全球其他地区。此外，中国申请者在非美国和欧洲的重要农业市场和地区的专利申请活动也较少，这可能指出中国在全球农药专利布局方面的局限，需要加强全球战略规划以提升国际竞争力。 在审查效率方面，日本、中国和美国的专利局在PCT申请审查上表现较为迅速，而阿根廷、加拿大和巴西的审查速度则相对较慢。中国申请者可以考虑优先在审查效率较高的国家提交申请，以便更快获得市场保护和竞争优势，并根据授权情况决定是否在其他国家继续申请。
面对激烈的国际竞争，中国农药行业正从初级生产加工向自主创新的领跑者转变[8]。为了进一步提高中国农药在全球市场的竞争力和盈利能力，并最大化PCT体系的效用，建议实施以下措施： (1)强化产学研的长效合作：鼓励高校、科研机构与农药企业在知识产权的深入合作，共同构建从化合物合成、筛选到市场推广的完整研发链。建立实验室研究与企业需求的长期互动机制，确保研发机构在化合物的产业应用和全球市场推广上得到助力。 (2)精细化PCT申请策略：依据目标国家或地区的市场潜力、同族申请情况及授权概率，提供政策扶持，激励企业为其拥有独立知识产权的产品在关键市场获得专利保护。 (3)扶持具有商业潜力的专利产品：对于商业潜力显著的创新农药化合物，政府在专利申请审查、国际市场登记、海外代理机构服务等方面给予支持，以促进中国创新农药的国际化发展，并形成积极的规模化示范效应。 (4)紧跟研发趋势：紧密关注农药研发的最新动态，聚焦特定分类及其细分市场进行深入研究。围绕市场上热门化合物的核心结构进行创新，以提升研发的成功率和产品的市场竞争力。
