区块链技术在农产品供应链中的发展

赵宇晨

（山西农业大学软件学院 山西省晋中市 030800）

中国农业的发展历史源远流长，至今仍是国民经济的基础，发展农业大有可为。农产品是农业的主要输出形式，农产品的生产销售状况决定着它的价值。纵观世界发展史，每次技术的大革新都推动着社会走向新的巅峰。如今，新兴的区块链技术已经涉及金融、科技等诸多领域，并取得了令人惊叹的成绩。在农业领域中，农产品供应链的发展深受信息闭塞、信息安全等问题的困扰，体现在农户对已接收的信息反应迟缓、供应链内部存在不合理的利益倾斜现象要求农户的利益迫切需要得到保证，也体现在消费者对农产品的安全和质量问题的担忧。利用区块链技术进行农产品的供应链管理，利用区块链的特点，将存储于区块中的共享信息，将农户与买家通过区块链联系起来，可实现农产品流通环节的实时跟踪管理，降低信任管理成本，助力政府的有效监管，也可保障农户和消费者的最大利益。

1 农产品供应链的发展现状

1.1 农产品供应链的内涵及特点

我国农业源远流长，至今仍是我国第一产业。传统农业在漫漫历史长河中不断发展，但仍然无法摆脱“靠天吃饭”的特征，农产品从种植到生产再经过运输和销售，最终到达餐桌之上的过程中仍然存在着较大的不确定性，农产品的供应具有不稳定的影响因素。随着互联网时代的到来及发展，我国农产品产业不断发展壮大。在国家和政府的正确决策和领导下，全国多地因地制宜，推进地区内部和地区间的农业发展改革，积极探寻农业的新发展理念及发展模式，在促进农民脱贫致富的过程中贡献了重要力量。[1]我国的农产品供应链不断发展逐渐成熟，如今大致包含农产品的生产制造、深层次加工、运输配送和分销售卖等环节。在农产品从农户主体供应到最终的消费者主体的过程中，漫长且复杂的农产品链条涉及到农民、加工企业、运输商、销售商和消费者等不同主体，涉及到的环节繁杂众多，存储的信息数据量巨大。

1.2 农产品供应链的现存问题

1.2.1 农产品供应体系尚未形成统一标准

我国地大物博，在我国的许多地域，农业资源十分丰富，但也存在着标准的衡量与制定不统一的问题。没有统一严格的标准，就可能存在着某些不法分子寻求法律漏洞而损害他人利益的隐患。从区位方面来看，我国仍有部分地区由于经济发展速度较慢以致于农产品的供应范围受地理位置的局限，只能供应农产品产地周围的区域，加之农户不能主动寻求拓宽市场，导致农产品的物流和供应体系未能相应地拓宽和完善。从人员方面来看，许多农户为获取更多利益，不能严格保证产品的质量，使得农产品无法被打造成优质品牌，难以得到外界消费者的信赖。由于政府尚未出台相关标准，导致缺乏规范化的农产品供应体系给政府的有效监管加大了难度。[2]

1.2.2 农产品供应链存在信息安全问题

农产品在供应链流通的过程中出现的信息安全问题尤为突出：

（1）农产品在流通过程中涉及众多运营主体和不同区域，主体间的信息接收和处理能力导致其间的信息不完全对称，极易造成信息安全隐患；

（2）在整个农产品的物流供应链中，无人可以保障消费者的信息隐私不被泄露。在这个信息化的时代，不乏用户的海量信息在网上被公开销售的现象，部分不法分子通过这些信息肆意进行造假、篡改订单信息等行为，严重损害用户利益；

（3）如今农产品多为线上交易，某些无良商家通过虚假的视频和图片资料以次充好，无法保证农产品质量，以致于消费者对交易市场和交易产品心存质疑，交易双方的身份信息不明确也使得交易双方缺乏信任，甚至存在网络欺诈的问题。[3]

1.2.3 农产品的溯源问题

这里讲的溯源问题来自于食品安全问题，近年来不乏消费者购买并食用农产品后产生身体不适的案例，这给农产品的溯源工作带来了挑战。仅在对农产品进行早期生产的过程中，化肥施用量的不确定性就给农产品安全造成了隐患。农产品供应链的两端是农户和消费者，对于靠近农户这端的生产、加工环节而言，他们无法对市场进行准确预测，对市场风险的应对能力较差，尤其是对鲜活农产品进行生产之后，复杂的环境因素影响时农户不能严格保证产品质量。对靠近消费者这端的配送、销售环节来讲，产品一旦出现质量问题，由于供应链的上游环节和加工环节难以定责，许多销售商成为了责任承担者，也加重了消费者对农产品质量的信任危机。[4]在农产品自身信息的传递过程中，存在着不透明性和滞后性，这对农产品溯源带来了消极影响。

2 区块链技术研究

2.1 区块链概述

区块链是一项新兴技术，被美国麦肯锡公司认为是继蒸汽机、电力和互联网之后的第四代颠覆性的技术。对区块链的理解见仁见智，它可以被认为是一种结合了数据库技术的账本，每个区块作为账本页面组合成链，链上的每个人都有记录自己交易信息的账本，当所有人对账本进行确认后账本生效。区块链可将所有发生在区块链上的交易信息全部记录在数据库中，因而具备了去中心化的特征；区块链也可以被认为是一种链式数据结构，它可以时间顺序结合密码学对数据进行保护，数据被记录到库中便不可被修改，因而具备了数据不可被纂改的特征。区块链中的数据区块通过共识机制和智能合约等技术构成可靠的数据库。区块链的特征应用于农业生产、加工、运输这一供应链中可以有效解决信息不对称、数据不真实和网络安全的问题。[5][6]

2.2 区块链的主要技术

区块链的架构包含数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。在共识层，主要包含工作量证明（proof of work, POW）和权益证明（proof of stake,POS）等技术。POW 常用的技术原理是散列函数，通过输入任意长度的x 值来压缩映射为一个固定长度的f(x)，基本可以认定不可能通过f(x)值来唯一确定x 值，利用几乎不可能从散列值确定出输出值的特征可以为用户进行大量的穷举运算提供保证，应用于区块链中即可实现的工作量的证明。而POW的缺点便在于过于追求强大的计算能力而加重了硬件设备和时间资源的损耗。为此，权益证明共识机制POS 则通过利用内部的电子加密货币来加快产生区块的速度，通过提升自身效率而减少了外部的资源损耗。

合约层主要用到了智能合约的技术，注册区块链的用户在获得账户的公钥和私钥后，根据交易情况建立合约，并通过私钥的签名来激活合约。智能合约是针对某个具体环境条件下的一套固定逻辑的程序，程序以外部环境的影响作为输入，触发合约中的预置条件，进而触发合约响应的规则，随后完成修改数据库操作等响应，最后将更新后的信息写入区块，完成输出。智能合约可以建立的透明可靠的供应链，应用于农产品供应链可以高效完成农产品的溯源工作和农产品跨平台的供应工作。[6]

2.3 区块链与大数据和物联网的结合

当前，依托农业大数据和农业物联网的智慧农业不断发展，农业大数据在获取和存储方面遇到挑战，农业物联网完成了物与物、物与人的互联，但在相互信任方面仍存在问题。将农业大数据与区块链结合，可拓宽区块链的容量，利用区块链不可篡改的存储性质，节点信息私密性得以保证。[7]大数据技术的核心在于预测，可以通过分析农产品在链中的流通数据来预测未来农产品的流通状况，出现问题可以更早地发现并制定对策，为供应链的稳健运行提供帮助。传统的物联网中数据的节点相对较多，在对数据的安全维护和监防数据的虚假性时较为乏力。将区块链和农业物联网结合，可以改进物联网以中心化为主要特征的组网模式，减少服务器的运行压力，降低运营成本。[8]此外，农业物联网可以在农产品供应链的数据采集、数据存储和上链、数据的查询和验证等系统中保证产品数据的完整性，涉及到的数据有如农产品的种植时间及地域、化肥的施用量和残余量、土壤的酸碱度及湿度和空气的温湿度等信息。将区块链和大数据、物联网甚至是5G 技术的结合，可以为农产品供应体系的发展做出重要贡献。

3 区块链技术在农产品供应中的一些应用

区块链技术的发展催生了很多的区块链技术平台，平台大多利用区块链去中心化的优势，通过加密算法和分布式存储，利用智能合约保证信息存储的安全和可靠传输。基于大部分农户面临对市场的可靠预测和对市场风险的及时应对的局限，结合区块链技术可完成农产品生产管理平台的开发，农户的农厂变得透明，农户和消费者更加亲近。消费者可通过APP 实时掌握农场农产品的生产数据和生产历史，深入了解农产品从土地到餐桌的过程，[9]农户也可以根据消费者的购买意向采取及时的措施，规避市场风险，增加收益。农产品订单平台利用区块链解决了农户的资金短缺问题、农户对市场需求的盲目性和农产品供应链中存在的信息壁垒问题，可避免农产品产销供的脱节，为实现农产品供应链的价值增加提供了重要途径。[10]区块链电商平台的建立，给品牌企业防止假冒产品以次充好提供了帮助，正宗的产品通过在生产、采摘、收获和加工阶段透明地呈现给消费者和政府监管人员面前，通过区块链让产品增加了公信力，区块链使得企业的利益得到了保证，企业也得到了消费者的信赖。农产品溯源平台的出现，让农产品从生产加工到运输配送再到销售的供应经历变得透明，供应链上的每个环节都可以实时知晓产品的质量安全信息。当农产品质量出现问题时，可以找到确定的责任主体，也便利了政府对农产品质量的监管。[4]

4 未来的发展任务与方向

区块链从起初应用于虚拟货币领域到如今发展和应用到多个领域只用了十多年的时间，而我国农业已经发展了数千年，从当下来看，区块链的诸多开放观点在被逐步接受，其先进性不可否认，但其存在的劣势如技术成熟度较低、部署运营成本较高和相关政策尚未正式出台等也不应当被忽视。新兴技术是否可以长久指导我国的农业的发展值得深思和深入实践。

利用区块链这一新技术可以有效解决我国农产品供应链的现存问题，可以满足市场需求，也可以推动农产品市场更加稳定发展。我国的区块链技术刚刚兴起，基于区块链技术的农产品供应链未来的发展需要大量的资金投入，其中要建立完善农产品供应链体系，完善基础设施建设，制定合理规范专业的标准，离不开基础硬件的研发和专业人员的培养。“区块链+农业”也是未来我国农业发展的方向之一，可以先建立试点地区起到先锋带头作用，吸引更多人员看到优势，从而加入其中，更好地发展农业。[5][11]

总之，区块链技术有利有弊，需要我们在初步实践的过程中总结经验，再不断进行冷静客观全面地认识，结合实际再进行实践-认识-再实践-再认识的循环往复，真正理解区块链，真正应用区块链。