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(xué)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(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書》指出，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N分布式賬本，通過去中心化、去信任的方式集體維護(hù)一個(gè)可靠數(shù)據(jù)的技術(shù)方案[1]。2020年中央一號(hào)文件指出，要加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)，建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施，依托現(xiàn)有資源建設(shè)農(nóng)業(yè)農(nóng)村大數(shù)據(jù)中心，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域加快各類信息技術(shù)應(yīng)用，加快數(shù)字鄉(xiāng)村建設(shè)。其中，區(qū)塊鏈被首次提出助力農(nóng)業(yè)發(fā)展，提及了區(qū)塊鏈等技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域落地的多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，涵蓋了農(nóng)產(chǎn)品物流、溯源、供應(yīng)鏈管理等多個(gè)領(lǐng)域。鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用區(qū)塊鏈，將區(qū)塊鏈賦能農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到消費(fèi)的全鏈路數(shù)字化和透明化管理，加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管控，提升農(nóng)產(chǎn)品安全管理，為農(nóng)業(yè)品牌培育提供有力支撐；同時(shí)，有助于形成農(nóng)業(yè)數(shù)字化資產(chǎn)，還可通過與農(nóng)村金融和農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)等結(jié)合，產(chǎn)生更多的農(nóng)業(yè)新業(yè)態(tài)，產(chǎn)生更大動(dòng)能，更好保障“三農(nóng)”權(quán)益，促進(jìn)農(nóng)民增收，農(nóng)業(yè)發(fā)展，農(nóng)村穩(wěn)定，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。因此，在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略背景下，聚焦農(nóng)業(yè)發(fā)展的新場(chǎng)景，探索區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑，推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用[2]，構(gòu)建形成全新的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式[3]，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興具有積極意義。【前人研究進(jìn)展】區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)研究集中于區(qū)塊鏈技術(shù)在食品安全追溯體系[4]、農(nóng)業(yè)溯源系統(tǒng)[5]、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、質(zhì)量安全追溯、農(nóng)村金融、農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)、供應(yīng)鏈中的應(yīng)用場(chǎng)景[6]；李惠[7]指出區(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需要提升信息化技術(shù)和運(yùn)用經(jīng)濟(jì)思維探索經(jīng)濟(jì)模式創(chuàng)新?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】現(xiàn)有研究主要圍繞區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的某一環(huán)節(jié)或領(lǐng)域的應(yīng)用展開，對(duì)區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展的模式和路徑涉及較少。【擬解決的關(guān)鍵問題】對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的主要應(yīng)用形式和存在的主要問題進(jìn)行總結(jié)，針對(duì)性地提出區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑，為鄉(xiāng)村振興背景下促進(jìn)區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用

1.1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈芯片+聯(lián)盟鏈平臺(tái)

隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的普及，中心化管理使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成本較高、性能差[8]，大量數(shù)據(jù)的丟失或造假引發(fā)的農(nóng)業(yè)糾紛造成農(nóng)企或農(nóng)民的損失，而將區(qū)塊鏈芯片和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備結(jié)合，建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈芯片+聯(lián)盟鏈平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的自我管理和維護(hù)，且能確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性，有助于提升農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能化和規(guī)?；絒9]，也能避免傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可能引發(fā)的糾紛。

1.2 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)+區(qū)塊鏈

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可實(shí)現(xiàn)“關(guān)系模型、事務(wù)處理、查詢優(yōu)化”的功能，但需基于真實(shí)的數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N公開透明、不可篡改、全歷史記錄的分布式數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)技術(shù)，利用區(qū)塊鏈技術(shù)可從源頭保障數(shù)據(jù)真實(shí)性，避免農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)私自篡改數(shù)據(jù)或系統(tǒng)受外界攻擊造成數(shù)據(jù)失真，進(jìn)而可解決農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)的透明性和安全性問題，更好地為管理部門決策提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

1.3 質(zhì)量安全追溯+區(qū)塊鏈

通過區(qū)塊鏈技術(shù)的不對(duì)稱加密算法，將農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)到消費(fèi)全鏈中所有數(shù)據(jù)記錄到區(qū)塊鏈賬本，消除人為篡改數(shù)據(jù)的可能，保障數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，直至最終用戶進(jìn)行防偽溯源驗(yàn)證，形成完整可信的溯源鏈條，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的溯源性，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與流通全程信息及時(shí)更新，農(nóng)產(chǎn)品信息透明、可信度高[10]，同時(shí)有效確定責(zé)任主體，更有利于在農(nóng)業(yè)糾紛中快速定責(zé)，責(zé)權(quán)問題可信、可追溯。

1.4 農(nóng)業(yè)物流+區(qū)塊鏈

在農(nóng)產(chǎn)品物流過程中，利用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的各類信息進(jìn)行記錄，并結(jié)合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品物流的全方位監(jiān)控、運(yùn)輸路線優(yōu)化、業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)優(yōu)化等，并可建立智能化和信息化的運(yùn)營管理平臺(tái)[11]。

1.5 農(nóng)村金融+區(qū)塊鏈

由于缺乏有效抵押物和信用抵押機(jī)制，加之農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體信用信息不完整、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、使用成本高等因素制約，使農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體獲取貸款難度較大。通過區(qū)塊鏈技術(shù)自動(dòng)記錄海量信息，并存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，克服地域的限制，并基于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)高度公開、不可篡改的特點(diǎn)，使相關(guān)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(nóng)業(yè)貸款方面，通過區(qū)塊鏈技術(shù)收集真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，可解決金融機(jī)構(gòu)界定貸款額度較難和貸款信任問題，有利于提高金融機(jī)構(gòu)貸款的執(zhí)行效率，更好地滿足農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的融資需求。

1.6 農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)+區(qū)塊鏈

我國農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)存在品種小、覆蓋范圍低的特點(diǎn)，為改變這一現(xiàn)狀，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)分散、降低農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的市場(chǎng)化運(yùn)作成本，已有將區(qū)塊鏈與農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)結(jié)合的研究[12]。充分利用區(qū)塊鏈分散存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、智能合約、共識(shí)機(jī)制、加密算法、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸[5]的技術(shù)特點(diǎn)，不但能簡(jiǎn)化農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)的相關(guān)流程，還可建立智能化合約，解決農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)中的道德風(fēng)險(xiǎn)問題。在此基礎(chǔ)上，還可推進(jìn)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)在農(nóng)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)權(quán)交易方面的應(yīng)用。

2 區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的問題

2.1 技術(shù)條件和人才支持不足

發(fā)展區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)需要具有良好的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，而農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施較差，通信設(shè)施建設(shè)落后，相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量較低，難以保障區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展所需的基礎(chǔ)環(huán)境和技術(shù)環(huán)境[13]。另外，區(qū)塊鏈技術(shù)與農(nóng)業(yè)有效融合的技術(shù)要求較高，不僅涉及分布式數(shù)據(jù)共識(shí)機(jī)制等技術(shù)，還涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)信息化的知識(shí)與技能，而農(nóng)村人才流失和培養(yǎng)不足，造成相應(yīng)的人才供給缺乏，難以為區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用提供人才支撐。

2.2 應(yīng)用的廣度和深度欠缺

由于一些限制性因素制約，廣大的農(nóng)村地區(qū)，尤其是落后的農(nóng)村地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施落后[14]，技術(shù)條件和人才支持不足，區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)仍相對(duì)薄弱，加之農(nóng)村數(shù)字化治理體系尚不健全，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化仍處于探索初期[15]，區(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域應(yīng)用的廣度和深度仍較欠缺。

2.3 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式制約

雖然我國農(nóng)業(yè)的集約化和規(guī)?；接兴嵘L(zhǎng)期的傳統(tǒng)小農(nóng)戶經(jīng)營模式仍然具有較大影響，分散的生產(chǎn)經(jīng)營方式，使農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的各類信息暫未形成具有較大價(jià)值的農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)；同時(shí)，傳統(tǒng)的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)觀念，使農(nóng)業(yè)相關(guān)主體對(duì)區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)這一新業(yè)態(tài)的認(rèn)識(shí)和接受程度不足，甚至產(chǎn)生抵觸心理，進(jìn)而阻礙區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)的發(fā)展[14]。

3 區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑

3.1 建立縣域農(nóng)業(yè)聯(lián)盟鏈

針對(duì)縣域農(nóng)業(yè)發(fā)展所需的統(tǒng)籌與服務(wù)，搭建縣域農(nóng)業(yè)聯(lián)盟鏈，將農(nóng)業(yè)部門、農(nóng)業(yè)企業(yè)、涉農(nóng)金融機(jī)構(gòu)、供銷社等作為區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)構(gòu)成整體鏈條(圖1)。以可信的區(qū)塊鏈溯源為契機(jī)，打通上下游鏈條，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)全鏈可信數(shù)據(jù)共享，達(dá)到統(tǒng)一憑證、全程信息記錄、及時(shí)高效，解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展中信息碎片化、人工重復(fù)審核、多方重復(fù)對(duì)賬等問題，減少驗(yàn)證交互、增加可信協(xié)作，最大程度優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、降低生產(chǎn)運(yùn)營成本、降低管理的人力成本，提升協(xié)同效率[16]。由此，更好地發(fā)揮政府部門的服務(wù)職能，提升農(nóng)業(yè)效率與效益，還可以此為基礎(chǔ)建立農(nóng)業(yè)全鏈路數(shù)據(jù)可信示范基地，打造農(nóng)業(yè)品牌可信度和口碑的技術(shù)基礎(chǔ)，打造智慧農(nóng)業(yè)示范基地，建設(shè)數(shù)字農(nóng)業(yè)，提升農(nóng)業(yè)智慧化水平[17]。

圖1 縣域農(nóng)業(yè)聯(lián)盟鏈

3.2 構(gòu)建“芯片+平臺(tái)+區(qū)塊鏈技術(shù)”的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

綜合集成區(qū)塊鏈安全芯片、區(qū)塊鏈科技公司的云BaaS平臺(tái)及底層區(qū)塊鏈技術(shù)，圍繞農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈管理、農(nóng)產(chǎn)品防偽溯源、營銷管理[16]建立“芯片+平臺(tái)+區(qū)塊鏈技術(shù)”的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式(圖2)，進(jìn)行區(qū)塊鏈種植合同管理、區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)管理、區(qū)塊鏈農(nóng)產(chǎn)品防偽管理、區(qū)塊鏈出場(chǎng)溯源管理、區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)交易市場(chǎng)、區(qū)塊鏈產(chǎn)品分銷管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)全鏈路數(shù)字化管理。

圖2 “芯片+平臺(tái)+區(qū)塊鏈技術(shù)”的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式

3.3 制定區(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用方案

如圖3所示，在農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈中，包括農(nóng)作物的種植過程、收購檢驗(yàn)、生產(chǎn)加工、物流倉儲(chǔ)、流通銷售及消費(fèi)者查詢各環(huán)節(jié)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，形成完整的應(yīng)用方案。在種植過程環(huán)節(jié)，收集農(nóng)戶與種植企業(yè)信息、種子信息，建立農(nóng)事生產(chǎn)檔案(在線監(jiān)測(cè)、手工錄入)，第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)種植標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證信息，通過農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)傳感器(芯片)種植數(shù)據(jù)收集；在農(nóng)產(chǎn)品收購檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，收集收購加工商信息、農(nóng)產(chǎn)品采摘收割信息(人員、時(shí)間、過程)、第三方檢驗(yàn)信息(人員、時(shí)間、過程、檢驗(yàn)結(jié)果)以及收購電子合同信息；在生產(chǎn)加工階段，收集生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)(操作員、加工方式等)，區(qū)塊鏈防偽溯源芯片(NFC)封口，解封失效，確保區(qū)塊鏈防偽安全二維碼、唯一性；在物流倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)，將第三方物流公司數(shù)據(jù)引入，高附加值農(nóng)產(chǎn)品可對(duì)物流車輛、運(yùn)輸環(huán)境、倉儲(chǔ)環(huán)境結(jié)合芯片進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；在流通銷售環(huán)節(jié)，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(fèi)者查詢環(huán)節(jié)，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(fèi)者非隱私數(shù)據(jù)，建立農(nóng)產(chǎn)品溯源區(qū)塊鏈。農(nóng)產(chǎn)品溯源區(qū)塊鏈包括云上層(由可信數(shù)據(jù)存證、可信溯源鏈條、上下游檔案歸集、區(qū)塊鏈瀏覽器、交易市場(chǎng)、全景大數(shù)據(jù)、前端應(yīng)用定制開發(fā)、可信對(duì)象存儲(chǔ)組成)、自研區(qū)塊鏈底層技術(shù)(由可信數(shù)據(jù)上鏈、智能安全合約、Token-based模型、隱私&安全計(jì)算構(gòu)成)、應(yīng)用層(由可信防偽、防復(fù)制區(qū)塊鏈二維碼、可信數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、可信溯源和區(qū)塊鏈安全芯片組成)。

圖3 區(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用架構(gòu)(來源：杭州宇鏈科技有限公司)

4 結(jié)語

區(qū)塊鏈技術(shù)弱中心化、不可篡改、可追溯和集體維護(hù)的技術(shù)特點(diǎn)[2]，使其在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、質(zhì)量安全追溯、農(nóng)業(yè)物流及農(nóng)村金融等方面得以應(yīng)用并能極大促進(jìn)相關(guān)業(yè)態(tài)模式的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新突破。隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的加速推進(jìn)，農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)向智慧化和數(shù)字化轉(zhuǎn)變，同時(shí)在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略建設(shè)數(shù)字鄉(xiāng)村的現(xiàn)實(shí)需求下，區(qū)塊鏈技術(shù)將在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)一步深化應(yīng)用。但其本質(zhì)上作為一種分布式的加密數(shù)據(jù)庫技術(shù)，受農(nóng)業(yè)和農(nóng)村信息化水平的客觀因素制約，在所需技術(shù)條件和人才支持不足，以及傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式長(zhǎng)期影響的制約下，其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的廣度和深度仍較為欠缺。推進(jìn)區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展，從構(gòu)建發(fā)展路徑的角度看，可在宏觀層面建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的縣域農(nóng)業(yè)聯(lián)盟，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建“芯片+平臺(tái)+區(qū)塊鏈技術(shù)”的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，再針對(duì)農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)制定和實(shí)施具體的區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用方案。

區(qū)塊鏈技術(shù)起源于2009年，而大規(guī)模應(yīng)用則在2017年[2]，其快速發(fā)展的時(shí)間相對(duì)較短，區(qū)塊鏈的理念傳播仍有待逐步擴(kuò)大和深入。同時(shí)，從技術(shù)層面看，區(qū)塊鏈在擴(kuò)展性、安全性和隱私保護(hù)方面也存在缺陷[10]，有待于推進(jìn)其應(yīng)用的過程中不斷依托相關(guān)底層技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行完善。推進(jìn)區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)發(fā)展是我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展理念的重要舉措，未來需要繼續(xù)圍繞區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸因素，從模式、路徑、機(jī)制及技術(shù)等不同層面加強(qiáng)區(qū)塊鏈技術(shù)與農(nóng)業(yè)融合的落腳點(diǎn)研究，助力深化區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，使其充分賦能現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，進(jìn)而加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，助推鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施。