Astamuse 株式会社（总部：东京都千代田区，代表取缔役社长：永井步）针对农业中的氮循环技术领域，全面分析了自有创新数据库（包含论文、专利、新创企业、研究补助等创新与研发信息），并汇整成趋势报告。 农业中的氮循环技术，是指通过控制农业生产过程中的氮损失，同时解决温室气体排放、水质污染与施肥效率等问题的技术领域。氮是植物生长不可或缺的元素，但也会对地球环境造成重大影响。20 世纪初开发的哈柏-博施法使合成氮肥得以大量生产，大幅提升了农业生产力。然而，施用肥料中所含的氮，实际上约只有 50% 能被作物吸收，其余一半会流失到环境中。 这种「氮损失」是农业中最大的未解课题之一。流失的氮有一部分会以一氧化二氮（N₂O）的形式排放到大气中。农业被认为占人类活动造成的 N₂O 总排放量约 60% 至 70%，并会导致全球暖化与臭氧层破坏。此外，以硝酸态氮（NO₃⁻）流入水体的氮，会造成湖泊与沿岸海域优养化，也可能污染饮用水。 「农业氮循环技术」试图通过控制这些氮损失，同时解决三项课题：（1）减少 N₂O 排放以因应暖化，（2）防止硝酸态氮淋洗以保护水质，（3）通过精准施肥最大化效率。这三项课题的共同根源，在于土壤微生物进行的「硝化」与「脱氮」代谢过程。硝化是肥料来源的铵离子（NH₄⁺）经微生物作用，通过亚硝酸态氮（NO₂⁻）转化为硝酸态氮（NO₃⁻）的过程。脱氮则是 NO₃⁻ 阶段性还原为氮气（N₂）的过程，其间可能副产温室气体 N₂O。 有效方法之一是「硝化抑制剂」。这类物质可抑制 NH₄⁺ 转化为 NO₂⁻，使 NH₄⁺ 在土壤中维持更久，进而同时抑制 N₂O 产生、防止硝酸态氮流出，并提升施肥效率。能以单一手段对应上述三大课题，是此技术的特征。 政策面也正在加速推进。以欧盟 2020 年制定的「Farm to Fork 战略」与日本 2021 年提出的「绿色粮食系统战略」为代表，各国陆续将减少化学肥料使用与实现永续农业列为长期目标。技术开发与政策诱导双轨并进，是此领域的重要趋势。 本报告运用 Astamuse 独自数据库，分析与「农业氮循环技术」相关的技术趋势，涵盖专利、论文、研究补助与新创企业四大领域，并以 2015 年至 2024 年近十年数据为基础。 在专利方面，Astamuse 从其专利数据库中，抽取标题与摘要包含「固氮」「硝化抑制」「N2O 减少」「精准施肥」等关键字的 7,121 件专利母群进行分析。关键字趋势显示出三大技术潮流。 第一是硝化抑制技术的多样化。与化学硝化抑制剂分子骨架相关的关键字集中出现在 2020 至 2022 年，其中「pyridine-4-carboxamide」涉及新化合物探索，「nitrapyrin」则与既有药剂的制剂技术改良有关，例如聚合物复合体与微胶囊化。与植物根部分泌的生物性硝化抑制物质「sakuranetin」相关的专利，也自 2021 年后持续增加。研发重点已从新化合物探索，扩展到降低环境负荷的制剂与天然来源替代方案。 第二是生物固氮（BNF）技术的农业应用扩大。「nitrogen-fixation」「nitrogenase」等固氮基础技术相关关键字，在十年间维持稳定申请量。尤其值得注意的是「endophytic（内生菌）」与「non-leguminous（非豆科植物）」相关关键字的成长，显示市场对不依赖豆科植物与根瘤菌共生关系的新方法兴趣升高。与「nosZ」「GmNAP1/GmNAS1/GmNFYC10a」等基因相关的关键字也开始出现，代表分子生物学基础研究成果正被转化为专利权利。 第三是 N₂O 减排与精准氮管理的萌芽。「variable-rate（变量施肥技术）」用于传感器与数据连动的智能施肥、精准施肥农机专利，2015 年后呈缓慢增加。「n2o」「nitrous」等直接指涉温室气体 N₂O 的关键字在 2020 年后增加，显示农业氮管理已被明确定位为气候变迁对策。随着碳权市场整备与各国政策推进，未来相关专利申请可望增加。 从国别来看，中国申请件数最多，于 2016、2017 年达高峰，2021 年触底后，自 2022 年起转为回升。高峰期专利主要由肥料业者主导，着重有机废弃物再利用与肥料物理包覆等产品化技术。但 2022 年后，技术重心转向使用无人机与 AI 的智能精准施肥、以基因编辑强化 BNF，以及以 N₂O 减排为目标的碳管理系统。申请人也从单独申请转向大学与高科技企业的产学合作，显示研发品质正在转型。 排除中国后，美国申请件数最多，PCT 国际申请（WO）也接近同等水准，显示以多国权利化为目标的国际申请正在活跃。近年中国以外的申请中，较突出的创新包括以基因改造微生物为非豆科植物固氮、运用生分解性聚合物的环境友善制剂，以及与碳权市场连动的 N₂O 排放量化系统。 报告也