Astamuse 株式會社（總部：東京都千代田區，代表取締役社長：永井步）針對農業中的氮循環技術領域，全面分析了自有創新資料庫（包含論文、專利、新創企業、研究補助等創新與研發資訊），並彙整成趨勢報告。 農業中的氮循環技術，是指透過控制農業生產過程中的氮損失，同時解決溫室氣體排放、水質污染與施肥效率等問題的技術領域。氮是植物生長不可或缺的元素，但也會對地球環境造成重大影響。20 世紀初開發的哈柏-博施法使合成氮肥得以大量生產，大幅提升了農業生產力。然而，施用肥料中所含的氮，實際上約只有 50% 能被作物吸收，其餘一半會流失到環境中。 這種「氮損失」是農業中最大的未解課題之一。流失的氮有一部分會以一氧化二氮（N₂O）的形式排放到大氣中。農業被認為占人類活動造成的 N₂O 總排放量約 60% 至 70%，並會導致全球暖化與臭氧層破壞。此外，以硝酸態氮（NO₃⁻）流入水體的氮，會造成湖泊與沿岸海域優養化，也可能污染飲用水。 「農業氮循環技術」試圖透過控制這些氮損失，同時解決三項課題：（1）減少 N₂O 排放以因應暖化，（2）防止硝酸態氮淋洗以保護水質，（3）透過精準施肥最大化效率。這三項課題的共同根源，在於土壤微生物進行的「硝化」與「脫氮」代謝過程。硝化是肥料來源的銨離子（NH₄⁺）經微生物作用，透過亞硝酸態氮（NO₂⁻）轉化為硝酸態氮（NO₃⁻）的過程。脫氮則是 NO₃⁻ 階段性還原為氮氣（N₂）的過程，其間可能副產溫室氣體 N₂O。 有效方法之一是「硝化抑制劑」。這類物質可抑制 NH₄⁺ 轉化為 NO₂⁻，使 NH₄⁺ 在土壤中維持更久，進而同時抑制 N₂O 產生、防止硝酸態氮流出，並提升施肥效率。能以單一手段對應上述三大課題，是此技術的特徵。 政策面也正在加速推進。以歐盟 2020 年制定的「Farm to Fork 戰略」與日本 2021 年提出的「綠色糧食系統戰略」為代表，各國陸續將減少化學肥料使用與實現永續農業列為長期目標。技術開發與政策誘導雙軌並進，是此領域的重要趨勢。 本報告運用 Astamuse 獨自資料庫，分析與「農業氮循環技術」相關的技術趨勢，涵蓋專利、論文、研究補助與新創企業四大領域，並以 2015 年至 2024 年近十年資料為基礎。 在專利方面，Astamuse 從其專利資料庫中，抽取標題與摘要包含「固氮」「硝化抑制」「N2O 減少」「精準施肥」等關鍵字的 7,121 件專利母群進行分析。關鍵字趨勢顯示出三大技術潮流。 第一是硝化抑制技術的多樣化。與化學硝化抑制劑分子骨架相關的關鍵字集中出現在 2020 至 2022 年，其中「pyridine-4-carboxamide」涉及新化合物探索，「nitrapyrin」則與既有藥劑的製劑技術改良有關，例如聚合物複合體與微膠囊化。與植物根部分泌的生物性硝化抑制物質「sakuranetin」相關的專利，也自 2021 年後持續增加。研發重點已從新化合物探索，擴展到降低環境負荷的製劑與天然來源替代方案。 第二是生物固氮（BNF）技術的農業應用擴大。「nitrogen-fixation」「nitrogenase」等固氮基礎技術相關關鍵字，在十年間維持穩定申請量。尤其值得注意的是「endophytic（內生菌）」與「non-leguminous（非豆科植物）」相關關鍵字的成長，顯示市場對不依賴豆科植物與根瘤菌共生關係的新方法興趣升高。與「nosZ」「GmNAP1/GmNAS1/GmNFYC10a」等基因相關的關鍵字也開始出現，代表分子生物學基礎研究成果正被轉化為專利權利。 第三是 N₂O 減排與精準氮管理的萌芽。「variable-rate（變量施肥技術）」用於感測器與資料連動的智慧施肥、精準施肥農機專利，2015 年後呈緩慢增加。「n2o」「nitrous」等直接指涉溫室氣體 N₂O 的關鍵字在 2020 年後增加，顯示農業氮管理已被明確定位為氣候變遷對策。隨著碳權市場整備與各國政策推進，未來相關專利申請可望增加。 從國別來看，中國申請件數最多，於 2016、2017 年達高峰，2021 年觸底後，自 2022 年起轉為回升。高峰期專利主要由肥料業者主導，著重有機廢棄物再利用與肥料物理包覆等產品化技術。但 2022 年後，技術重心轉向使用無人機與 AI 的智慧精準施肥、以基因編輯強化 BNF，以及以 N₂O 減排為目標的碳管理系統。申請人也從單獨申請轉向大學與高科技企業的產學合作，顯示研發品質正在轉型。 排除中國後，美國申請件數最多，PCT 國際申請（WO）也接近同等水準，顯示以多國權利化為目標的國際申請正在活躍。近年中國以外的申請中，較突出的創新包括以基因改造微生物為非豆科植物固氮、運用生分解性聚合物的環境友善製劑，以及與碳權市場連動的 N₂O 排放量化系統。 報告也