区块链技术在农业领域中的应用

孙道权，庄 愉，孙宁苓

（鑫缘茧丝绸集团股份有限公司，江苏 海安 226600）

“区块链”是近年最火爆的词，对于区块链技术的通用属性也令无数的行业感到兴奋，几乎所有的行业都在关注区块链的落地应用。

1 区块链及其特征

1.1 区块链的概念

从学术角度来解释，区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。其实，区块链本质上是一个去中心化的数据库。区块链上的每个区块就像一个硬盘，把以上这些信息全部保存下来，再通过密码学技术进行加密。这些被保存的信息就无法被篡改。区块链系统每10 min会检验期间产生的所有数据（比如交易记录以及该区块何时被编辑或创新的记录等），并将这些数据储存的一个新的区块上，这个区块与前一个区块连接，从而形成一根链条。每个区块都必须包含前一区块的相关信息才能生效。

1.2 区块链的特征

1.2.1 异常安全

不同于公司或政府机构集中化数据库，区块链不受任何人或实体的控制，数据在多台计算机上完整地复制（分发）。与集中式数据库不同，攻击者没有一个单一的入口点，数据的安全性更有保障。

1.2.2 不可篡改性

一旦进入区块链，任何信息都无法更改，甚至管理员也无法修改信息，一个东西一旦出现就再也没法改变，这种属性对于人类目前所处的可以更改、瞬息万变的网上世界而言意义重大。

1.2.3 可访问

网络中的所有节点可以轻松访问信息。

1.2.4 无第三方

因为区块链的去中心化，它可以帮助点对点交易。因此，无论用户是在交易还是交换资金，都无需第三方的批准，区块链本身就是一个平台。

2 区块链技术在农业领域的应用

农业作为第一产业，是衣食之源，是一切生产活动的基本保障，农业生产安全关系每个人的切身利益。区块链技术可以通过分布记账将农业生产过程中每个环节信息都记录在不同区块中，并且这些信息都是不可篡改、不可删除的。通过区块链技术与农业相结合，可以不依靠第三方机构进行监管，大幅降低管理成本，同时也提高了农产品信息透明度，解决人们对农产品安全的不信任问题。近年来，我国通过在农场管理、农产品安全追溯体系、农产品销售等领域应用区块链技术，给我国农业升级提供有效技术支持[1-2]。

2.1 区块链+物联网

物联网并不是独立存在的一种新行业，而是与不同领域的传统行业深度结合，由物联网给传统行业赋能，在此基础上形成的一种新生态模式。农业物联网作为物联网技术在农业领域的应用，在中国农业现代化过程中起到重要技术支撑作用的同时，也受限于农业发展水平，其中最主要的问题在于中国农业生产仍以小规模生产模式为主，目前制约农业物联网大面积推广的主要因素就是应用成本和维护成本高、性能差。而且物联网是中心化管理，随着物联网设备的暴增，数据中心的基础设施投入与维护成本难以估量。区块链的去中心化机制可以解决当农业物联网中接入设备过多导致的成本和效率问题，但是就中国目前农业物联网发展的现状而言并不迫切。中国农业物联网发展的瓶颈在于占主体地位的小规模农业生产者缺乏购买物联网设备的意愿。除了在技术上对农业物联网提升，区块链的另一个用途是对经济方式的改造。采用区块链技术最大的优势在于能够提供去信任中介的直接交易，通过智能合约的方式制定执行条款，当条件达到时，自动交易并执行。这种方式可以产生很多应用场景，比如物联网设备除了监控农业生产，还有一个重要产出——监控数据，这是农业大数据分析、农业模型构建、农业智能控制的重要基础。监控数据在通证经济中被认为是有价值的资产，通过区块链技术，可以设计智能合约，当物联网生成一条监控数据，就自动给予对农户一定的代币奖励，这将有效提升农户使用物联网设备的意愿。此外，物联网和区块链的结合将使这些设备实现自我管理和维护，省去了以云端控制为中心的高昂的维护费用，降低互联网设备的后期维护成本，有助于提升农业物联网的智能化和规模化水平[3-5]。

2.2 区块链+大数据

未来随着信息进村入户工程的进一步推进，政务信息化的进一步深入，农业大数据采集体系的建立，如何以规模化的方式来解决数据的真实性和有效性，这将是全社会面临的一个亟待解决的问题。而以区块链为代表的这些技术，对数据真实有效不可伪造、无法篡改的这些要求，相对于现在的数据库来讲，是一个新的起点和新的要求。

农业的发展在农业生产、流通、消费三大环节中，因信息不对称、地域等限制导致农产品供需不平衡，运输与维护成本高，产品质量保证与回溯机制下的信息真实性与有效性、农民生产资金筹集困难背后的农业信用抵押机制匮乏等诸多问题，大数据+区块链则为上述问题的解决提供了方法与思路。

为保证数据的真实可靠，在线上线下形成闭环，通过物联网收集海量的数据，运用大数据和人工智能进行分析，最后的数据放在区块链平台上，区块链实现信息的公开透明、不可篡改、建立公平信任机制。通过区块链技术可以满足产业链上所有人的知情权，选择自己信任的农产品；让采购商通过对种植过程以及大数据分析，选择信任农户；农户也可以根据市场需求来生产农产品，提供信用证明获得资金[6]。

2.3 区块链+质量安全追溯

农业产业化过程中，生产地和消费地距离拉远，消费者对生产者使用的农药、化肥以及运输、加工过程中使用的添加剂等信息根本无从了解，消费者对生产的信任度降低。基于区块链技术的农产品追溯系统，所有的数据一旦记录到区块链账本上将不能被改动，依靠不对称加密和数学算法的先进科技从根本上消除了人为因素，使得信息更加透明。

农产品质量安全追溯源系统区块链构架，应参照区块链系统的层次（数据层、网络层、契约层、认识层、奖励层和应用层）构建。围绕农产品质量追溯体系运行规则，区块链系统中，所有节点的权限和义务都是平等的。在加密技术、共享可靠的数据保障下，可追溯系统参与者在掌握真实信息、相互信任的前提下，根据业务操作流程完成工作的各个环节。整个系统不设置集中的管理核心，企业甚至不需要建立服务器。终端设备等硬件系统，可大大降低系统建设、协作的成本，提高信息和数据的完整性和准确性及产业链价值[7]。

可以应用于我国“三农一标”优质农产品的生产、流通及监管环节，解决困扰农产品高质不高价问题，提高消费者以及监管者的信息透明性。同时，还可以避免优质农产品产销不一致[8]；可应用于农药产品流通领域的进货、销售、使用3个关键环节。如在销售环节，生产者或销售者甲向使用者乙发出交易指令，销售及交易记录在共享网络中的“区块”中记录保存，并将该事项信息传输到网络的所有成员，在区块链中留下不可修改的事务记录，成员可验证事务的有效性；在产品分配环节中的应用。生产商或卖方甲向用户乙下达产品发放指令，产品分配记录在网络的“区块”中。“区块”将物料分配信息传递给网络所有成员，完成物料分配，然后加入块链，留下未修改和删除的物料分配记录，每个成员可验证物料分配的有效性；在销售结算环节的应用。生产商或卖方甲向用户乙下达结算指令，销售结算记录在网络的“区块”中。“区块”将结算数据传输到网络的所有成员，完成销售结算，然后块链接到块链，留下不可修改和不可删除的结算记录，成员可验证结算的有效性[9]。

2.4 区块链+农村金融

农业融资难、融资贵现象制约着我国农业企业的发展，其问题根源在于农民缺乏信用抵押机制，而区块链公开透明、不可篡改的属性，为去中心化的信任机制提供了可能。区块链依靠程序算法自动记录海量信息，信息被储存在区块链网络连接的每台电脑上，篡改难度系数大。因此，农户申请贷款时可不再依赖银行、征信公司等中介机构提供的信用证明，而贷款机构通过调取农户区块链的相应信息数据即可做出决策。为解决农业融资中普遍存在的抵押品不足和信用体系建立困难的问题，农业银行推出了“农银e管家”电商金融服务平台。这是一款针对生产企业、分销商、县域批发商、农家店以及农户的线上“ERP+金融”综合服务平台。通过应用区块链技术，农户的历史交易数据和每天产生的新数据都会入链登记，用来反映客户的真实信用状况[10]。

2.5 区块链+农业保险

保险公司入链。农业保险是一个覆盖面大、关联性广的保险领域，涉及众多的农业部门以及银行等金融机构，然而目前的状况是，不同的部门之间信息数据不能实现有效对接，数据孤岛现象明显。保险公司从自身利益出发，更是不愿意将信息资源分享给相关机构，由此就极大阻断了信息资源的流通渠道，限制了数据共享的空间。但是，区块链的去中心化、公开性、保密性能够让各个机构共享信息数据，从而形成共赢互惠的效果，普惠大众。运用区块链的去中心化与共识机制，客户可以轻松地在平台上的自己的入口处下定单，保险公司不再需要雇佣大量销售人员进行离线促销，智能合约可将纸质合同转变为可编程代码，不需再对纸质合同进行客户管理，后期数据都会实现自动更新，无须投入大量人力物力对数据进行维护，这极大节省了人力与材料成本。根据相关机构估计，区块链技术可以为保险业节省15%～20%的营运费用。此外，由于农业保险品种小、覆盖范围低，经常会出现骗保事件。将区块链与农业保险结合之后，农业保险在农业知识产权保护和农业产权交易方面将有很大的提升空间，而且会极大的简化农业保险流程。另外，因为智能合约是区块链的一个重要概念，所以将智能合约概念用到农业保险领域，会让农业保险赔付更加智能化，以前如果发生大的农业自然灾害，相应的理赔周期会比较长，将智能合约用到区块链之后，一旦检测到农业灾害，就会自动启动赔付流程，这样赔付效率更高[11]。

2.6 区块链+供应链

区块链技术是以去中心化和去信任的方式，通过分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术，来集体维护一个可靠数据库的技术方案，其对解决农产品中主体间协调效率等问题具有较高针对性。产品从生产到销售，从原材料到成品到最后抵达客户手里，整个过程中涉及到的所有环节，都属于供应链的范畴。区块链技术可以在不同分类账上记录下产品在供应链过程中涉及到的所有信息，包括涉及到的负责企业、价格、日期、地址、质量以及产品状态等，交易就会被永久性、去中心化地记录，则降低了时间延误、成本和人工错误[12]。

3 区块链技术在农业领域的前景

中美为代表的贸易纷争，让我国农业也受到了一定程度的伤害，缘由只有一个，我国农业大而不强。面对欧美农业咄咄逼人的竞争态势，决定了我们必须要自强。我们需要尽快推进供给侧结构性改革，加快产业结构调整。农业区块链是我国农业发展的大趋势。中国农业如此大体量，若未来进行彻底的区块链等颠覆性技术改造，可助推我国农业快速进入下一个高质量发展转型期。

3.1 解决农产品信任问题

农业区块链被外界看好，是因为农业存在诸多的社会问题。区块链平台可建立追溯体系，采集记录产品生产、流通、消费等环节信息，实现来源可查、去向可追、责任可究。还能强化全过程质量安全管理与风险控制，解决终端大众食品安全、消费者与基地农产品信任问题。

3.2 改变农产品流通现状

一方面，我国农业上游极度分散，规模化、品牌化、标准化程度相对较低，决定了大部分农产品的流通效率并不高，与之形成对立的是交易成本过高。区块链技术未来可以优化种植结构和产供销体系。另一方面，我国农产品流通的两端（产与销）极度分散，无论从地域上还是从交易链条上，生产者与消费者距离都太远，导致流通环节杂乱无序，流通成本畸高，区块链技术未来可以优化交易的两端。

4 结语

区块链技术从最早应用在虚拟货币领域逐步发展到应用在生活的方方面面，只用了10年时间。从这10年的发展历程中可以看到，区块链技术中特有的去中心化、开放性、自治性、可追溯性等观念正逐渐被接受，虽然区块链技术的全面推广面临着技术成熟度不高、运营成本大、政策风险高等挑战，但基于区块链技术构建新的社会形态。当然也要清楚地认识到，区块链技术并不是万能的，区块链技术备受关注同时，要冷静、客观地看待它的成长，有步骤、有阶段地推进区块链技术的应用。