鄉村振興戰略背景下區塊鏈農業發展路徑

江鳳香， 羅 驍， 王 芳， 杜謀濤，段兆瑞， 劉 晴， 王碧霞， 連心如， 王 玲， 李研冰

(1.西安培華學院， 陜西 西安 710125; 2.杭州宇鏈科技有限公司， 浙江 杭州 311200)

引言

【研究意義】 《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書》指出，區塊鏈是一種分布式賬本，通過去中心化、去信任的方式集體維護一個可靠數據的技術方案[1]。2020年中央一號文件指出，要加快農業現代化建設，建設現代農業設施，依托現有資源建設農業農村大數據中心，在農業領域加快各類信息技術應用，加快數字鄉村建設。其中，區塊鏈被首次提出助力農業發展，提及了區塊鏈等技術在農業領域落地的多個應用場景，涵蓋了農產品物流、溯源、供應鏈管理等多個領域。鄉村振興戰略背景下，在農業領域應用區塊鏈，將區塊鏈賦能農業，實現農產品從生產到消費的全鏈路數字化和透明化管理，加強農產品質量管控，提升農產品安全管理，為農業品牌培育提供有力支撐；同時，有助于形成農業數字化資產，還可通過與農村金融和農業保險等結合，產生更多的農業新業態，產生更大動能，更好保障“三農”權益，促進農民增收，農業發展，農村穩定，推動農業現代化發展。因此，在鄉村振興戰略背景下，聚焦農業發展的新場景，探索區塊鏈農業發展路徑，推進區塊鏈技術在農業領域的深入應用[2]，構建形成全新的農業發展模式[3]，對加速實現鄉村振興具有積極意義?！厩叭搜芯窟M展】區塊鏈技術在農業領域應用的相關研究集中于區塊鏈技術在食品安全追溯體系[4]、農業溯源系統[5]、農業物聯網、大數據、質量安全追溯、農村金融、農業保險、供應鏈中的應用場景[6]；李惠[7]指出區塊鏈在農業領域的應用需要提升信息化技術和運用經濟思維探索經濟模式創新。【研究切入點】現有研究主要圍繞區塊鏈技術在農業產業的某一環節或領域的應用展開，對區塊鏈農業發展的模式和路徑涉及較少?！緮M解決的關鍵問題】對區塊鏈技術在農業領域的主要應用形式和存在的主要問題進行總結，針對性地提出區塊鏈農業發展路徑，為鄉村振興背景下促進區塊鏈農業發展提供參考。

1 區塊鏈技術在農業領域的典型應用

1.1 農業物聯網+區塊鏈芯片+聯盟鏈平臺

隨著農業物聯網的普及，中心化管理使物聯網應用成本較高、性能差[8]，大量數據的丟失或造假引發的農業糾紛造成農企或農民的損失，而將區塊鏈芯片和物聯網設備結合，建立農業物聯網+區塊鏈芯片+聯盟鏈平臺，可實現物聯網設備的自我管理和維護，且能確保數據的真實性，有助于提升農業物聯網的智能化和規?；絒9]，也能避免傳統農業物聯網可能引發的糾紛。

1.2 農業大數據+區塊鏈

傳統的數據庫可實現“關系模型、事務處理、查詢優化”的功能，但需基于真實的數據。區塊鏈是一種公開透明、不可篡改、全歷史記錄的分布式數據庫存儲技術，利用區塊鏈技術可從源頭保障數據真實性，避免農業大數據平臺私自篡改數據或系統受外界攻擊造成數據失真，進而可解決農業大數據的透明性和安全性問題，更好地為管理部門決策提供真實可靠的數據依據。

1.3 質量安全追溯+區塊鏈

通過區塊鏈技術的不對稱加密算法，將農產品從生產到消費全鏈中所有數據記錄到區塊鏈賬本，消除人為篡改數據的可能，保障數據真實可靠，直至最終用戶進行防偽溯源驗證，形成完整可信的溯源鏈條，實現農產品供應鏈的溯源性，保證農業生產與流通全程信息及時更新，農產品信息透明、可信度高[10]，同時有效確定責任主體，更有利于在農業糾紛中快速定責，責權問題可信、可追溯。

1.4 農業物流+區塊鏈

在農產品物流過程中，利用區塊鏈技術對農產品供應鏈的各類信息進行記錄，并結合農業物聯網和農業大數據技術，實現農產品物流的全方位監控、運輸路線優化、業務環節優化等，并可建立智能化和信息化的運營管理平臺[11]。

1.5 農村金融+區塊鏈

由于缺乏有效抵押物和信用抵押機制，加之農業經營主體信用信息不完整、數據不準確、使用成本高等因素制約，使農業經營主體獲取貸款難度較大。通過區塊鏈技術自動記錄海量信息，并存儲在區塊鏈網絡的每個節點上，克服地域的限制，并基于區塊鏈數據高度公開、不可篡改的特點，使相關的信用信息更透明、篡改難度更高、傳遞更迅速，并降低使用成本[6]。尤其在活體抵押農業貸款方面，通過區塊鏈技術收集真實可靠的數據，可解決金融機構界定貸款額度較難和貸款信任問題，有利于提高金融機構貸款的執行效率，更好地滿足農業經營主體的融資需求。

1.6 農業保險+區塊鏈

我國農業保險存在品種小、覆蓋范圍低的特點，為改變這一現狀，加強農業保險風險分散、降低農業保險的市場化運作成本，已有將區塊鏈與農業保險結合的研究[12]。充分利用區塊鏈分散存儲數據、智能合約、共識機制、加密算法、點對點傳輸[5]的技術特點，不但能簡化農業保險的相關流程，還可建立智能化合約，解決農業保險中的道德風險問題。在此基礎上，還可推進農業保險在農業知識產權保護和農業產權交易方面的應用。

2 區塊鏈農業發展存在的問題

2.1 技術條件和人才支持不足

發展區塊鏈農業需要具有良好的信息網絡基礎設施，而農村農業信息網絡的基礎設施較差，通信設施建設落后，相關的網絡運營服務質量較低，難以保障區塊鏈農業發展所需的基礎環境和技術環境[13]。另外，區塊鏈技術與農業有效融合的技術要求較高，不僅涉及分布式數據共識機制等技術，還涉及農業領域和農業信息化的知識與技能，而農村人才流失和培養不足，造成相應的人才供給缺乏，難以為區塊鏈技術在農業領域應用提供人才支撐。

2.2 應用的廣度和深度欠缺

由于一些限制性因素制約，廣大的農村地區，尤其是落后的農村地區基礎設施落后[14]，技術條件和人才支持不足，區塊鏈農業發展的基礎仍相對薄弱，加之農村數字化治理體系尚不健全，農業產業數字化仍處于探索初期[15]，區塊鏈在農業農村領域應用的廣度和深度仍較欠缺。

2.3 傳統農業發展模式制約

雖然我國農業的集約化和規模化水平有所提升，但長期的傳統小農戶經營模式仍然具有較大影響，分散的生產經營方式，使農業領域的各類信息暫未形成具有較大價值的農業大數據；同時，傳統的小農經濟觀念，使農業相關主體對區塊鏈農業這一新業態的認識和接受程度不足，甚至產生抵觸心理，進而阻礙區塊鏈農業的發展[14]。

3 區塊鏈農業發展路徑

3.1 建立縣域農業聯盟鏈

針對縣域農業發展所需的統籌與服務，搭建縣域農業聯盟鏈，將農業部門、農業企業、涉農金融機構、供銷社等作為區塊鏈節點構成整體鏈條(圖1)。以可信的區塊鏈溯源為契機，打通上下游鏈條，實現農業全鏈可信數據共享，達到統一憑證、全程信息記錄、及時高效，解決傳統農業發展中信息碎片化、人工重復審核、多方重復對賬等問題，減少驗證交互、增加可信協作，最大程度優化業務流程、降低生產運營成本、降低管理的人力成本，提升協同效率[16]。由此，更好地發揮政府部門的服務職能，提升農業效率與效益，還可以此為基礎建立農業全鏈路數據可信示范基地，打造農業品牌可信度和口碑的技術基礎，打造智慧農業示范基地，建設數字農業，提升農業智慧化水平[17]。

圖1 縣域農業聯盟鏈

3.2 構建“芯片+平臺+區塊鏈技術”的農業發展模式

綜合集成區塊鏈安全芯片、區塊鏈科技公司的云BaaS平臺及底層區塊鏈技術，圍繞農業供應鏈管理、農產品防偽溯源、營銷管理[16]建立“芯片+平臺+區塊鏈技術”的農業發展模式(圖2)，進行區塊鏈種植合同管理、區塊鏈農產品生產管理、區塊鏈農產品防偽管理、區塊鏈出場溯源管理、區塊鏈農業交易市場、區塊鏈產品分銷管理，實現農業全鏈路數字化管理。

圖2 “芯片+平臺+區塊鏈技術”的農業發展模式

3.3 制定區塊鏈在農業中的應用方案

如圖3所示，在農業全產業鏈中，包括農作物的種植過程、收購檢驗、生產加工、物流倉儲、流通銷售及消費者查詢各環節應用區塊鏈技術，形成完整的應用方案。在種植過程環節，收集農戶與種植企業信息、種子信息，建立農事生產檔案(在線監測、手工錄入)，第三方認證機構對種植標準的認證信息，通過農業監測傳感器(芯片)種植數據收集；在農產品收購檢驗環節，收集收購加工商信息、農產品采摘收割信息(人員、時間、過程)、第三方檢驗信息(人員、時間、過程、檢驗結果)以及收購電子合同信息；在生產加工階段，收集生產全過程數據(操作員、加工方式等)，區塊鏈防偽溯源芯片(NFC)封口，解封失效，確保區塊鏈防偽安全二維碼、唯一性；在物流倉儲環節，將第三方物流公司數據引入，高附加值農產品可對物流車輛、運輸環境、倉儲環境結合芯片進行在線實時監測；在流通銷售環節，零售商信息、采購訂單信息、電子合同信息、收付款信息；在消費者查詢環節，通過防偽溯源小程序、NFC/掃碼查詢方位及溯源信息，留存消費者非隱私數據，建立農產品溯源區塊鏈。農產品溯源區塊鏈包括云上層(由可信數據存證、可信溯源鏈條、上下游檔案歸集、區塊鏈瀏覽器、交易市場、全景大數據、前端應用定制開發、可信對象存儲組成)、自研區塊鏈底層技術(由可信數據上鏈、智能安全合約、Token-based模型、隱私&安全計算構成)、應用層(由可信防偽、防復制區塊鏈二維碼、可信數據監測、可信溯源和區塊鏈安全芯片組成)。

圖3 區塊鏈在農業中的應用架構(來源：杭州宇鏈科技有限公司)

4 結語

區塊鏈技術弱中心化、不可篡改、可追溯和集體維護的技術特點[2]，使其在農業物聯網、農業大數據、質量安全追溯、農業物流及農村金融等方面得以應用并能極大促進相關業態模式的發展，實現創新突破。隨著我國農業現代化的加速推進，農業發展趨勢向智慧化和數字化轉變，同時在鄉村振興戰略建設數字鄉村的現實需求下，區塊鏈技術將在相關領域進一步深化應用。但其本質上作為一種分布式的加密數據庫技術，受農業和農村信息化水平的客觀因素制約，在所需技術條件和人才支持不足，以及傳統農業發展模式長期影響的制約下，其在農業領域應用的廣度和深度仍較為欠缺。推進區塊鏈農業發展，從構建發展路徑的角度看，可在宏觀層面建立基于區塊鏈技術的縣域農業聯盟，在此基礎上構建“芯片+平臺+區塊鏈技術”的農業發展模式，再針對農業全產業鏈的各環節制定和實施具體的區塊鏈技術應用方案。

區塊鏈技術起源于2009年，而大規模應用則在2017年[2]，其快速發展的時間相對較短，區塊鏈的理念傳播仍有待逐步擴大和深入。同時，從技術層面看，區塊鏈在擴展性、安全性和隱私保護方面也存在缺陷[10]，有待于推進其應用的過程中不斷依托相關底層技術的發展進行完善。推進區塊鏈農業發展是我國農業領域創新發展理念的重要舉措，未來需要繼續圍繞區塊鏈技術在農業領域應用的瓶頸因素，從模式、路徑、機制及技術等不同層面加強區塊鏈技術與農業融合的落腳點研究，助力深化區塊鏈技術在農業領域的應用場景，使其充分賦能現代農業，進而加速農業現代化，助推鄉村振興戰略實施。