可信区块链在农业农村应用展望

王文生

（中华人民共和国农业农村部信息中心，北京 100125）

1 引言

区块链技术在促进农业农村高质量发展方面的应用前景日益受到世界各国的重视[1]。这种新技术具有去中心化、低交易成本、不可篡改、可追溯等特征，能够消除农业农村发展中存在的信息约束[2]，优化农村社会福利[3]、资产[4]、能源[5]等管理方式，提升农村社会治理水平[6‐7]，促进农村产业创新与融合[8‐9]，让农业生产与经营更加地智慧[10]，并为农村地区对接本土或全球供应链网络提供来了一个新的可选方案[11]。

习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习会上，就我国区块链技术发展和行业应用发表重要讲话，区块链被列入国家信息化战略的重要组成部分。此后，各部门、各地方，各领域、各行业纷纷出台支持区块链产业发展的政策措施，国家、企业、社会资本、科研机构等显著加大了向区块链领域的投入力度。2019 年中华人民共和国农业农村部、中共中央网络安全和信息化委员会办公室制定了《数字农业农村发展规划（2019—2025 年）》，加快推进农业区块链大规模组网、链上链下数据协同等核心技术突破，加强农业区块链标准化研究，推动区块链技术在农业资源监测、质量安全溯源、农村金融保险、透明供应链等方面的创新应用。2020 年中央1 号文件提出“要加快物联网、大数据、区块链、人工智能、第五代移动通信网络、智慧气象等现代信息技术在农业领域的应用，开展国家数字乡村试点”。2020 年3 月4 日中共中央政治局常务委员会召开会议，研究当前新冠肺炎疫情防控和稳定经济社会运行重点工作，强调“加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度”。总之，加快区块链技术应用已成了当前国家信息化政策的焦点和亮点。

农业是我国国民经济的关键基础性产业，发挥了重要的“压舱石”作用。但也需注意到，我国农民零散分布在农业生产经营一线，产业结构呈现明显的去中心、弱中心特性，这是造成农业农村领域生产要素分散、组织难度大、管理成本高、产业效益低等问题重要根源。而面对上述困难和挑战，区块链技术和理念凸显出其优势，两者间存在着天然的耦合。当前国家农业农村工作的方针是实施乡村振兴战略，统领城乡发展，区块链是不可或缺的新要素，区块链在“三农”领域的应用绝不能掉队。

目前，国家农业农村可信区块链基础平台建设项目，农资等重要投入品市场监管区块链项目初步设计正抓紧进行，粮食、蔬菜、生猪等重要农产品全产业链区块链应用项目正积极开展研究设计。为了加速国内区块链在农业农村应用,中国信息通信研究院可信区块链推进计划对农业农村领域给予高度重视，2019年11 月，中国农学会计算机农业应用分会受邀作为牵头单位成立了可信区块链推进计划农业农村项目组。同时，社会上各类涉农区块链应用案例也呈现井喷式增长，大量新技术、新模式、新应用在农业农村领域百花齐放。

区块链技术属于新兴技术，其在农业农村的应用将带动不同业态的融合发展。为了进一步推动区块链技术在农业领域的应用，本文从我国农业、农村、农民“三农”整体视角，对国内外近三年农业农村区块链应用研究成果与难点进行梳理和综述，并从农业产业、农村治理、农民民生这三个方面、十一个“三农”热门领域中区块链技术农业应用进行展望，以期为未来区块链技术在我国乡村全面振兴过程的应用和推广研究提供参考。

2 可信区块链的概念与技术

区块链技术兴起于比特币。自2015 年起，区块链的去中心化、分布式存储、加密、可追溯，以及可编程的智能合约等技术特征越来越受到全世界的广泛关注，并成功应用于金融[11]、环保[12]、医疗[13]、能源[14]、农业农村[2‐4,9]、不动产[4]、灾害救援[15]等诸多领域。它在避免了传统中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储高安全风险等基础上提供了一种廉价的、点对点的交易、协调与协作的分布式数据模型，并最终构建了基于数学算法的、更可靠的信用体系[16]。

2.1 数据结构与应用优势

区块链在全球各领域的纵深应用具有可无限扩展的能力，是一种分布式的众包记账系统。它以数据区块为基本存储单元，区块按时间戳前后，通过哈希指针形成链表式数据架构。与传统数据中心的数据存储和管理模式对比，区块链以分布式、高冗余、不可篡改的方式存储在区块链系统中的多个记账节点上，一方面避免了传统中心式“单点失效”的风险；另一方面也极大地降低了节点建设要求和成本。另外，在每个区块的数据结构方面，区块分为区块头和区块体。区块体中打包了一个批次的交易数据集合及基于哈希指针生成的相应Merkle 树；区块头中记录了Merk‐le 树的根节点哈希值、时间戳、随机数、区块版本号、前一区块的哈希值等。正是由于Merkle 树的使用，从而使得系统中各节点能够灵活选择存储整条链中的部分区块，降低存储空间压力的同时还能够快速总结和归纳校验区块中存储的任意交易数据。同时，区块头中存储的Merkle 树根节点哈希值，可以确保不同应用场景下，智能手机、物联网终端等轻量级的“边缘”设备能仅存储区块头组成的链式结构，减少这些设备的存储压力，进而也能够作为节点纳入整个区块链网络中参与记账。由此来看，区块链这种数据结构上的特征减少了区块链应用对软硬件支撑环境的依赖，极大地降低它在各领域全面快速纵深扩展应用的边际成本。

2.2 共识机制与统一信用体系

区块链的信用去中心化特征能够为人类提供统一的算法信用体系。由于没有传统的中心节点对区块链系统中的各记账节点进行协调，所以如何让系统中各节点能够自我协调，并达成共识，同时还能具有较强的容错能力，则是区块链系统中的关键问题，这就是著名的“拜占庭将军问题”[17]。拜占庭将军问题是由兰伯特等人于1982 年正式提出，旨在解决不可信、不可靠的计算机网络环境中各节点通过一定的机制达成统一行动共识的问题[18]。发展至今，这一领域已共研究出众多的重要共识机制[19]，包括拜占庭容错和非拜占庭容错。其中最著名的当属中本聪在比特币中设计的工作量证明（Proof of work,PoW）机制。PoW 机制主要是通过协议让比特币网络中各节点依赖自身算力争夺记账权，以此来保证公共记账的一致性和不可篡改性。但弊端也是显而易见的，它会带来电力资源的巨大浪费和交易延迟。比特币中PoW 机制的这一特点显然无法满足区块链技术独立全面、纵深发展的要求，因此各种改进的共识机制被设计出来，如权益证明机制（Proof of Stake,PoS）、授权股份证明机制（Delegated proof of stake,DPOS），以及PoW+PoS 等。尽管这些共识机制本身的有效性、可靠性等还有待大量验证，并且一段时期内很难达成共识，但是它们对分布式共识问题的解决却能够为人类社会带来基于数学的、更可靠的算法信用，以替代传统的中心化政府信用[16]。如此一来，人类信用的基础就可以从原来“山头林立”的、离散化的中心化体系统一到基于区块链的算法信用体系。

2.3 智能合约技术

区块链的智能合约技术能够提供基于事件驱动的“在链”分布式程序执行机制[20]。它依靠区块链的去中心化算法信用体系，能够解决在不可信的网络环境中基于规则的、由事件驱动的价值的创造、分配、转移、消灭等情景‐响应执行问题。智能合约概念早在1994 年就由美国前乔治华盛顿大学法学教授Nick Szabo 提出并定义为：“智能合约是一套以数字形式定义的承诺，包括合约参与方可以在上面执行这些承诺的协议”。智能合约以“if‐then”和“what‐if”的方式与真实世界的资产进行交互，当合约中定义的条件被触发时，则自动执行相应合约条款而无需第三方介入。但由于一直以来缺乏去中心化的应用场景，而且Nick Szabo 不懂编程，很少有开发人员愿意与他合作，因此长期以来这种智能合约仅停留在概念上，直到中本聪在比特币中设计的基于比特币图灵不完备字节码语言OP‐RETURN 比特币脚本语言，才初步实现了最早应用于区块链的、仅执行简单逻辑的智能合约[20]。后来基于能执行任意复杂逻辑的以太坊虚拟机，世界首个内置了图灵完备编程语言的智能合约开发平台和公链诞生，自此区块链和智能合约的应用才逐渐普及到非数字货币的其它社会领域。事实上，智能合约在我国农业农村这种弱中心化、去中心化的领域具备十分广阔的应用前景。例如在田间地头家庭农场主和涉农社会化服务组织就相关农田托管服务的合约签订和可信执行、农民工的工资发放、农业保险风控和赔付资金快速拨付、农田灌溉水资源管理[21]等场景就非常适合应用区块链的智能合约技术。

3 国内外区块链农业农村应用研究现状

3.1 国外区块链农业农村应用研究现状

国外区块链在普惠金融的应用研究主要聚焦在发展中国家[11,22‐24]并面向小农户及贫困人口[1,24‐25]。Schuetz et al.在文献[11]中研究了区块链在印度偏远农村地区普惠金融领域的应用前景。他提出区块链的分布式部署、金融交易的不可篡改和历史可追溯、交易成本低、可靠的算法信用，以及智能合约等特性能够非常好地解决印度农村普惠金融场景下的诸多挑战；同时，区块链具备将印度农村产业连接到印度国内和全球供应链的潜力。

发展中国家的农民在获得平等的金融服务方面存在着诸多的挑战，如无法证明自己的身份和提供贷款或保险的担保物等[23‐24]。Kshetri 在文献[23]中提到在世界上一些发展中国家存在很多个体无法证明“自己是谁”，从而被排斥在现代金融体系之外。因此，这些地区出现了很多基于区块链技术、能够帮助他们创建和验证个体电子身份的创业产品。Chinaka 在文献[24]中提出非洲国家的小农户无法获取金融产品的主要原因是他们缺乏金融机构认为的、可降低信贷风险的抵押品，而区块链技术能够具备将农户拥有的非流动资产，如牲畜、土地和收成转化为能被银行认可的价值的潜力。另外，如何提高金融和保险机构的风控能力并最小化业务风险也是普惠金融实施过程中需要重点兼顾的因素[24]。Bolt 在文献[25]中提到了在印度的一种基于区块链和智能合约的农业保险的方法和应用。在该应用场景下，保险智能合约能够与气候变化大数据联动，如根据大数据预测多雨即洪涝、少雨即干旱，以驱动保险公司的风控管理和资金的自动化快速赔付。

在当前全球范围，无论是在农产品分类维度还是在农业价值链维度区块链都得到了一定程度的研究和应用[10,26]。Antonucci et al.在文献[27]中对区块链在农产品供应链领域的商业应用进行了梳理，已经应用区块链的农产品领域有咖啡、鱼肉、牛肉、啤酒、牛奶、意大利面等。Kamilaris et al.在文献[26]中对应用了区块链技术的农产品种类和应用目标进行了归类，发现大豆、谷物、橄榄油、火鸡等20 类农产品分别已经或正在金融、快速运营、监督与管理、可追溯、动物福利、环境影响、实验可行性研究、小农户支持、减废、食品安全等目标下进行应用研究和实践。Ferrag et al.在文献[28]中提出了解决基于物联网（IoT）的绿色农业中的传感器网络监控信息安全和隐私问题的一种基于区块链的系统框架。该框架能够利用区块链的去中心化、不可篡改等特性确保传感器网络信息的高可靠性。另外，Kurt Peker et al.在文献[29]中针对基于区块链的传感器网络的新增数据集，若采用不同存储方式，即利用追加存储或部分覆盖存储两种方式通过智能合约进行数据存储。通过对比发现使用部分覆盖已有数据的方式效率更高；同时该文献还分别对比了在智能合约内外采用将同时段收集到的各类传感器数据存储在队列中或采用一种规则将这些数据编码为一个变量的实验结果。结果发现，总体上后者的效率要更高。

3.2 国内区块链农业农村应用研究现状

国内区块链农业农村应用研究起步相对较晚，最早可追溯到2015 年中国农业科学院农业信息研究所研究人员进行的农业区块链应用的探索研究。从2016 年起，中国农学会计算机农业应用分会每年年会都有区块链领域研究报告，2019 年还特别设立了区块链农业农村应用专题。近两年相关文献数量正随着国家对区块链技术应用的重视而逐渐增多，从2020 年起逐渐形成爆发的趋势。但是，从这些文献来看，研究成果普遍缺乏实际的落地应用。尽管国内一些地区，如省级有贵州[30]、县级有德清[31]等开展了由政府推动下的区块链平台建设和应用探索，以及一些由大型农业或科技公司推动的部分领域应用，如沃尔玛的可追溯平台[32]、黑龙江北大荒的区块链数字农业[33]等，总体来看，我国区块链农业农村应用研究仍处在起步阶段。

由于区块链农业农村应用涉及到众多的农产品门类和专业领域，如智慧农业、农产品电子商务、农村金融、农业保险、农村产权交易、乡村旅游、以及农村环境治理等领域，并且需要整合众多个体、企业、高校及科研院所、行政监管单位等，这决定了相关研究应用具备相当程度的复杂性[34]和难点。首先，农业农村区块链的各类应用都涉及到需要统一解决的技术难题，如区块链的存储容量和可扩展性问题、隐私泄露问题、高成本建设问题、规则问题、吞吐量和延迟问题、基层技术力量缺乏问题等[35]。而在应用推广上，一方面相对于龙头企业，我国的农户、家庭农场、合作社、社会服务组织等数量众多，而区块链应用场景要求将这些个体和中小型企业的工作流程进行转换，以及统一各主体间的数据传输标准和接口，这些也是难点问题[34]；另一方面，大型涉农企业和科技企业具备资金、技术、市场等各类资源，如何将这些企业吸引到农业农村区块链应用领域并促使他们在全国范围内发挥作用，这更是国内应用推广工作成败的关键[1]。

4 区块链在“三农”领域的应用展望

目前，我国农业农村发展在一些关键领域面临着诸多的挑战，例如智慧农业发展，农产品贸易，食品安全[36‐38]，农村人居环境和面源污染[39‐41]、偏远地区金融排斥[42‐44]、集体存量资产盘活[45]等问题。而传统的以行政命令查、停、转、改为主要抓手的治理方式已经无法适应农业农村综合治理和高质量发展“一盘棋”的需要[46]。同时，我国现有的农业农村生产、经营、管理、服务系统中缺乏有效激励机制，难以调动农业生产、农产品流通、乡村治理、政府监管等各个环节，并提高他们提供可信数据的积极性，不能形成一个完整的、可持续的农业农村可持续发展生态系统。尽管这些挑战一定程度上将制约我国农业农村的充分发展，但解决这些挑战又将为农业农村带来更多的发展新机遇。

当前，立足于农业农村领域的发展特点和实际需求，可充分发挥区块链的技术特点和机制理念，积极探索区块链技术与农业农村产业链、供应链、价值链的有机融合，实现农资、生产、加工、销售、金融、科技、培训等农业农村生产经营全要素的优化配置，促进专业分工细化，提升工作效率，打造“可信、价值、多赢”的利益共同体，激发参与主体的劳动积极性、工作创造性、守信自觉性，推进农业农村发展的标准化、优质化、差异化、高效化、品牌化。与此同时，区块链与智能合约相结合带来的去中心化的社会治理架构[47‐48]将为解决我国农业农村问题，促进乡村全面振兴提供社会治理新范式[49‐50]和新希望。

4.1 区块链与可信物联网为基础的智慧农业

农业物联网是现代农业的基础。农业物联网的一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现并定位问题，进而使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备控制农业生产过程，从而使农产品生产全过程达到最优控制的效果。

区块链在农业物联网中的应用具有很大潜力。首先，由于物联网设备众多，且产生大量实时或准实时监控数据。这些数据存储一般需要依赖大型的数据中心，而数据中心建设和维护的高费用一直以来制约着农业物联网的全面推广和应用。显然，区块链分布式去中心化的存储方式可以帮助物联网节省大量数据中心建设和维护费用，大幅度地降低其应用推广的成本，同时以高冗余的存储方式提高数据存储的安全性[28]；另外，区块链中区块采用Merkle 树的数据结构，每个物联网设备均可作为节点部署全链的区块头部分，从而增加设备节点上的数据运算效率[29]；区块链的智能合约可以部署在每个物联网设备节点上，通过利用脚本对智能合约进行编程，可以实现去中心化的多数据源、多物联网控制器综合集成与自动化控制[51]。

4.2 区块链与新型农业经营体系可信支撑网络

在农业产业化方面，加快构建新型农业经营体系、大力培育发展农业新型经营主体是我国农业产业化的重要发展方向。在我国农业新型经营主体当中，农业产业化龙头企业在数量上相对占少数，同时种粮大户主要以家庭农场的形式出现，而我国有近220 万农民合作社和近87 万登记在册的家庭农场，因此农民合作社和家庭农场的发展质量和政府管理水平将关系着我国粮食安全，以及小农户能否与现代化农业相衔接的大局。农业农村区块链作为全国性质的数字化基础设施，能够将每个地区的龙头企业、合作社、家庭农场，涉农社会化服务组织等作为区块链网络的一个节点，并使他们通过共识机制参与记录完整的数据账本，以及借助智能合约技术完成田间合同签订和资金的自动划拨，全过程无需第三方中介机构参与[52]。这种基于区块链的合作社和家庭农场协作网络，一方面能够消除这些组织间的信息不对称[2]，提高机构治理的标准化水平，并提升主管部门的管理效率[34]；另一方面能够有效促进数百万农业新型经营主体间的点对点或多点近乎无穷多的可信合作模式的不断涌现，如农业产业化联合体、联合社等。

4.3 区块链与农产品质量安全体系

农产品质量安全管理涉及范围广泛，包括农产品的生产、贮存、流通和使用等环节[26]。当前国内外也有各种各样的农产品质量安全管理体系，但由于这些体系与其监管的农产品生产、贮存、流通和使用的实际过程是“两张皮”，所以极大地削弱了其监管效果。而可信区块链在农业经营管理过程中的全面应用可以避免这种“两张皮”问题[2]，非常便于生产者、消费者和监管者等主体间的分工协作[34]。首先，由于基于区块链建立的农产品质量安全管理体系是区块链全面应用于农业经营管理过程的“自然”结果，而非为了建立农产品质量安全管理体系而应用区块链；其次，由于整个农业经营管理过程中涉及到的土地、资金、人力等各种生产要素全部“上链”注册登记，以及生产、贮存、流通和使用等过程中的物联网数据、供应链交易数据等全部“上链”以不可篡改的方式分布式存储，从而确保了各环节农产品信息的可追溯性[26]；最后，区块链的可编程智能合约可以与大数据、人工智能等技术进行有效整合，从而可实现数据驱动的农产品质量监测、预警和问题处置的执行自动化[34]。

4.4 区块链与新一代农村电子商务

区块链将有助于消除制约农村电子商务进一步高质量发展的消极因素，促进构建新一代的农村电子商务体系。农业农村区块链作为一种新型基础设施，在农村电子商务方面，它的去中介化、去中心化等特征将使构建“点对点”的农村电子“公共自由市场”成为了可能。如此一来，卖方能够将自己的商品发布到区块链网络中，而买方能够自行查询自己所需的商品[52]；同时，交易双方都可以通过电子货币进行支付，没有中间平台的费用[53]，而且个人信息的公开程度也能够随各自需要通过区块链的非对称加密等技术进行控制[54]。对于当前电子商务中普遍存在的线上支付与线下实物交付信息不对称的问题，在基于区块链的农村电子商务网络中，可以通过整合区块链化的快递物流行业来解决[55]。首先，交易双方就交易的细节达成一致后，卖方通过用双方公钥签订商品交付和货款支付的智能合约，并将货款自动支付给卖家的条件设置为买家签收快递；然后，卖家在发货时用买家公钥和收件员公钥依次加密快递公司给包裹生成的二维码；收件员取件后先用自己的密钥解密得到用买家公钥加密后的二维码，而后再用始发站的公钥对其进行加密；后续的始发站、中转站和终点站等拿到包裹后也同样是先用自己的密钥解密得到买家公钥加密后的二维码，而后再用下一站或派件员的公钥对其进行加密；最后，当包裹到了终端派件员的手中时，派件员也是先用自己的密钥解密，接着再请收件人也就是买家用自己的密钥进一步地解密，然后由系统核对解密后的二维码和快递包裹上的二维码是否一致，最终确定买家是否收到商品，进而触发智能合约自动支付。在这全过程中，区块链上的商品二维码都是加密的，且所有参与者的身份都是以公钥形式出现，因此即使区块链上的信息都是完全公开的，任何人都无法通过区块链上的数据反推出实际包裹和所有参与人的隐私信息。同时，货款的支付可根据货款形式的不同采用两种实现方式，一种是电子货币支付，例如交易双方都使用未来央行发行的电子货币，通过两个区块链之间的跨链互操作，从而实现电子货币的锁定和转移[56]；另一种是双方进行Token 和法定货币的兑换，例如买方购买Token，然后用Token 消费，而卖方获得Token 后，通过提现的方式获得法定货币。

4.5 区块链与可信农村金融与农业保险体系

可信区块链应用于农村金融体系将提高信息的透明度，增加伪造信息和违约成本，避免贷款农户的恶意违约，并提高金融机构的贷款积极性。在区块链+农村集体资产和农民个人“两权”资产的农村金融服务模式中，区块链可以为农民提供贷款所需的各类身份和资产证明[23]，从而帮助集体经济组织和农户提高贷款效率；同时基于可编程的智能合约，通过大数据、人工智能等方法帮助银行等金融机构实现数据驱动的风险控制自动化[11]。

与农村金融相类似，基于区块链的农业保险能够简化农业保险流程，特别是通过智能合约保单能够加速农业保险的快速评估与赔付。同时，也可以引入银行的征信系统信息，在区块链中形成数字化身份认证，并结合各行业大数据通过数据挖掘、人工智能等方法帮助保险公司实现数据驱动的风险预测[25]。

4.6 区块链与可信基层组织治理网络

在乡村治理方面，集体经济组织和村委会治理和经营相关的日常基础档案数据一直以来都没有得到妥善的整理、归档和长久保存，甚至不少地区因为火灾或人为等因素导致历史重要资料丢失，如多地的二轮延包台账等，从而影响集体经济的盘活和长久稳定经营。而区块链可以解决这样的问题，即基于全国统一标准的农业农村区块链基础设施网络，建立面向全国范围内村一级甚至集体经济组织的人文环境、地理信息、村务公开、基层党建等日常运营和档案类数据的收集和管理平台[57]，从而为各级政府部门提供乡村治理所需的可信数据支撑。

4.7 区块链与可信农村集体资产经营体系

可信区块链作为一种资产登记、估价和交易管理的去中心化的基础设施可以较好地解决农村集体资产经营管理问题。首先，基层集体资产交易中心在资金和人才等方面很难保障高成本数据中心的长期高效运营。而通过区块链的高冗余、分布式数据存储方式解决了运营维护的高成本和“单点故障”风险的问题。其次，区块链提供的基于数学算法的信用担保一方面为交易双方就资产登记、估价和交易全过程提供了更可靠的信用保障[4,58]，另一方面也让现有的交易中心角色从交易操作者变成区块链交易监管者；同时，区块链中的不对称加密算法可以确保交易双方隐私信息的保密，而且区块链的智能合约技术可以按照约定实现资产交割的自动化，甚至在此过程中还可以进一步将集体资产通过预定义的折股情况自动分配给相应村民，以减少中间环节，确保村民利益，同时在一定程度上消除基层农村腐败。

4.8 区块链与可信农民工权益保障网络

在农民工问题方面，我国有两亿多的农民工，他们的就业与权益保障在一定程度上关系着我国脱贫攻坚工作成果的稳定性和可持续性。农业农村区块链将在农民工信息管理和权益保障方面发挥重要作用，尤其是针对国家近期颁布并已实施的《保障农民工工资支付条例》，在区块链上，地方政府和用人单位能够为每一个农民工签订工资支付的智能合约，从而确保在约定条件下，农民工工资能够按时、足额到账。

4.9 区块链与农村人居环境整治

农村人居环境治理不仅仅是环境问题，更涉及到农村产业高质量发展和农民的身心健康。但实践表明一味地强调政府通过高压式或口号式的行政命令整治，农村人居环境很难得到持续有效改善，这主要因为农村人居环境的公共属性与居民个人和排污企业切身利益存在一定的脱节。因此，区块链在落实“两山论”和构建农村人居环境整治体系方面将大有作为。

首先，在居民个人卫生习惯整治方面，农业农村区块链基础设施可以为当地每一个农村居民构建“信用链”。日常，由村委会组织对居民的卫生习惯、生活垃圾处理和家门清扫情况、猪圈等禽畜粪便处理情况、承包地抛荒情况，以及节省灌溉用水和秸秆处理等进行打分评价，然后将村里公示后的结果“上链”存储[6]。由于区块链记录的不可篡改、可追溯、公开透明等特征，“信用链”上的积分将可用于农村居民的农业贷款、助学、以及享受各类公共服务等所需的信用评级[23]。

其次，在管控企业排污方面，“取证难”是这项工作的最大难题。未来可以利用区块链，居民个人或管理部门的调查人员在对企业“偷偷”排污行为进行取证后，及时上传区块链进行时空信息电子公证[59‐60]，从而能够有效解决管理部门工作灵活性差且取证难，而个人取证虽容易但“用不上”的两难问题。另外，现在很多地方环境主管部门通过无人机+5G 高清视频实时回传手段对企业排污行为进行取证，但单架无人机很容易被人为破环，这种情况下，未来可以采用基于区块链的无人机编组方式，让无人机之间进行协同取证[15]，从而进一步地提高取证效率和可靠性。

4.10 区块链与可信乡村旅游产业

区块链+乡村旅游模式可以带动农村环境保护与治理，进而建设美丽乡村。首先可将乡村景点、农家乐等各种旅游产品在区块链上注册登记发布，形成数字化旅游产品，通过智能合约实现门票销售和民宿等旅游产品的在线交割[61‐62]。其次，在环境保护与治理方面，可将山川、道路、田野等带有地理属性的环境保护责任归属，以及各类处置过程和时间、地点等记录到区块链上[60]，并通过智能合约整合政府环境监管部门、村民投诉上访等大数据信息进行自动化监管和奖惩，同时与相应机构和个人社会福利挂钩。

4.11 区块链与精准扶贫

在精准扶贫三年攻坚后，如何通过建立长效机制确保贫困户脱贫后不返贫是后精准扶贫时代面临的重大课题。运用区块链技术在数据共享与集成方面的优势[63]，政府可以基于各地扶贫办的贫困户“建档立卡”数据并整合民政、医疗、不动产、公安、交通、银行征信等方面的相关个人数据，在区块链上为每个脱贫人口形成精确的经济状况数字画像，使得返贫人口识别更加精确。同时，针对每个脱贫户这些多源数据以统一采集时点为单位打包进入一个区块，形成该脱贫户可追溯、不可篡改的专属返贫监测区块链。然后通过智能合约并结合大数据、人工智能等算法手段建立数据驱动的返贫监测自动化模型，同时还能够加强政府扶贫资金联动管理，增加资金使用的透明性和效率；增强社会各界扶贫力量与贫困人口和扶贫项目的精准对接、管理的效率[64]；以及与银行等小额贷款机构的贷款审批与放款衔接，降低贷款机构风控难度和放款效率[25]。

5 结语

由于区块链具有去中心化、可信、不可篡改、智能合约等方面的特性，它的应用能够让世界各国受益[65]已是大势所趋。我国在政府和各行业的推动下区块链应用的研究热度正呈现爆炸性增长。同时，我国农业农村产业结构和社会结构由于具有天然的弱中心化、去中心化的特征，从而与区块链具有天然的耦合关系和应用切入点。当前我国农业农村存在的食品安全、环境污染、金融排斥等问题一定程度上制约着我国乡村的全面振兴，而区块链正在或将有望为解决这些问题提供新方案所需的“新基建”。

在未来社会5.0（Society 5.0）时代[50]，区块链与5G、人工智能、物联网、大数据等其它“新基建”要素的结合能够创造出一种以可信为基础的、物理社会与网络空间融合互动的更加高效的社会组织结构[49]。在这样一种社会治理结构下，我国乡村全面振兴战略的实施不仅将能创造大量投资机会，提升发展动能，还能实现以促进城乡发展信息均等，来消除阻碍农业农村产业和社会发展中各类要素流动的瓶颈和障碍，形成知识驱动的智联网（Internet of Mind）[49]，加速新的乡村社会管理模式和产业新业态的不断涌现；同时降低创业门槛，提升创新的速度和生产效率，助力我国农村充分发展和城乡、区域平衡发展。