乡村振兴战略背景下区块链农业发展路径

江凤香， 罗 骁， 王 芳， 杜谋涛，段兆瑞， 刘 晴， 王碧霞， 连心如， 王 玲， 李研冰

(1.西安培华学院， 陕西 西安 710125; 2.杭州宇链科技有限公司， 浙江 杭州 311200)

引言

【研究意义】 《中国区块链技术和应用发展白皮书》指出，区块链是一种分布式账本，通过去中心化、去信任的方式集体维护一个可靠数据的技术方案[1]。2020年中央一号文件指出，要加快农业现代化建设，建设现代农业设施，依托现有资源建设农业农村大数据中心，在农业领域加快各类信息技术应用，加快数字乡村建设。其中，区块链被首次提出助力农业发展，提及了区块链等技术在农业领域落地的多个应用场景，涵盖了农产品物流、溯源、供应链管理等多个领域。乡村振兴战略背景下，在农业领域应用区块链，将区块链赋能农业，实现农产品从生产到消费的全链路数字化和透明化管理，加强农产品质量管控，提升农产品安全管理，为农业品牌培育提供有力支撑；同时，有助于形成农业数字化资产，还可通过与农村金融和农业保险等结合，产生更多的农业新业态，产生更大动能，更好保障“三农”权益，促进农民增收，农业发展，农村稳定，推动农业现代化发展。因此，在乡村振兴战略背景下，聚焦农业发展的新场景，探索区块链农业发展路径，推进区块链技术在农业领域的深入应用[2]，构建形成全新的农业发展模式[3]，对加速实现乡村振兴具有积极意义。【前人研究进展】区块链技术在农业领域应用的相关研究集中于区块链技术在食品安全追溯体系[4]、农业溯源系统[5]、农业物联网、大数据、质量安全追溯、农村金融、农业保险、供应链中的应用场景[6]；李惠[7]指出区块链在农业领域的应用需要提升信息化技术和运用经济思维探索经济模式创新。【研究切入点】现有研究主要围绕区块链技术在农业产业的某一环节或领域的应用展开，对区块链农业发展的模式和路径涉及较少。【拟解决的关键问题】对区块链技术在农业领域的主要应用形式和存在的主要问题进行总结，针对性地提出区块链农业发展路径，为乡村振兴背景下促进区块链农业发展提供参考。

1 区块链技术在农业领域的典型应用

1.1 农业物联网+区块链芯片+联盟链平台

随着农业物联网的普及，中心化管理使物联网应用成本较高、性能差[8]，大量数据的丢失或造假引发的农业纠纷造成农企或农民的损失，而将区块链芯片和物联网设备结合，建立农业物联网+区块链芯片+联盟链平台，可实现物联网设备的自我管理和维护，且能确保数据的真实性，有助于提升农业物联网的智能化和规模化水平[9]，也能避免传统农业物联网可能引发的纠纷。

1.2 农业大数据+区块链

传统的数据库可实现“关系模型、事务处理、查询优化”的功能，但需基于真实的数据。区块链是一种公开透明、不可篡改、全历史记录的分布式数据库存储技术，利用区块链技术可从源头保障数据真实性，避免农业大数据平台私自篡改数据或系统受外界攻击造成数据失真，进而可解决农业大数据的透明性和安全性问题，更好地为管理部门决策提供真实可靠的数据依据。

1.3 质量安全追溯+区块链

通过区块链技术的不对称加密算法，将农产品从生产到消费全链中所有数据记录到区块链账本，消除人为篡改数据的可能，保障数据真实可靠，直至最终用户进行防伪溯源验证，形成完整可信的溯源链条，实现农产品供应链的溯源性，保证农业生产与流通全程信息及时更新，农产品信息透明、可信度高[10]，同时有效确定责任主体，更有利于在农业纠纷中快速定责，责权问题可信、可追溯。

1.4 农业物流+区块链

在农产品物流过程中，利用区块链技术对农产品供应链的各类信息进行记录，并结合农业物联网和农业大数据技术，实现农产品物流的全方位监控、运输路线优化、业务环节优化等，并可建立智能化和信息化的运营管理平台[11]。

1.5 农村金融+区块链

由于缺乏有效抵押物和信用抵押机制，加之农业经营主体信用信息不完整、数据不准确、使用成本高等因素制约，使农业经营主体获取贷款难度较大。通过区块链技术自动记录海量信息，并存储在区块链网络的每个节点上，克服地域的限制，并基于区块链数据高度公开、不可篡改的特点，使相关的信用信息更透明、篡改难度更高、传递更迅速，并降低使用成本[6]。尤其在活体抵押农业贷款方面，通过区块链技术收集真实可靠的数据，可解决金融机构界定贷款额度较难和贷款信任问题，有利于提高金融机构贷款的执行效率，更好地满足农业经营主体的融资需求。

1.6 农业保险+区块链

我国农业保险存在品种小、覆盖范围低的特点，为改变这一现状，加强农业保险风险分散、降低农业保险的市场化运作成本，已有将区块链与农业保险结合的研究[12]。充分利用区块链分散存储数据、智能合约、共识机制、加密算法、点对点传输[5]的技术特点，不但能简化农业保险的相关流程，还可建立智能化合约，解决农业保险中的道德风险问题。在此基础上，还可推进农业保险在农业知识产权保护和农业产权交易方面的应用。

2 区块链农业发展存在的问题

2.1 技术条件和人才支持不足

发展区块链农业需要具有良好的信息网络基础设施，而农村农业信息网络的基础设施较差，通信设施建设落后，相关的网络运营服务质量较低，难以保障区块链农业发展所需的基础环境和技术环境[13]。另外，区块链技术与农业有效融合的技术要求较高，不仅涉及分布式数据共识机制等技术，还涉及农业领域和农业信息化的知识与技能，而农村人才流失和培养不足，造成相应的人才供给缺乏，难以为区块链技术在农业领域应用提供人才支撑。

2.2 应用的广度和深度欠缺

由于一些限制性因素制约，广大的农村地区，尤其是落后的农村地区基础设施落后[14]，技术条件和人才支持不足，区块链农业发展的基础仍相对薄弱，加之农村数字化治理体系尚不健全，农业产业数字化仍处于探索初期[15]，区块链在农业农村领域应用的广度和深度仍较欠缺。

2.3 传统农业发展模式制约

虽然我国农业的集约化和规模化水平有所提升，但长期的传统小农户经营模式仍然具有较大影响，分散的生产经营方式，使农业领域的各类信息暂未形成具有较大价值的农业大数据；同时，传统的小农经济观念，使农业相关主体对区块链农业这一新业态的认识和接受程度不足，甚至产生抵触心理，进而阻碍区块链农业的发展[14]。

3 区块链农业发展路径

3.1 建立县域农业联盟链

针对县域农业发展所需的统筹与服务，搭建县域农业联盟链，将农业部门、农业企业、涉农金融机构、供销社等作为区块链节点构成整体链条(图1)。以可信的区块链溯源为契机，打通上下游链条，实现农业全链可信数据共享，达到统一凭证、全程信息记录、及时高效，解决传统农业发展中信息碎片化、人工重复审核、多方重复对账等问题，减少验证交互、增加可信协作，最大程度优化业务流程、降低生产运营成本、降低管理的人力成本，提升协同效率[16]。由此，更好地发挥政府部门的服务职能，提升农业效率与效益，还可以此为基础建立农业全链路数据可信示范基地，打造农业品牌可信度和口碑的技术基础，打造智慧农业示范基地，建设数字农业，提升农业智慧化水平[17]。

图1 县域农业联盟链

3.2 构建“芯片+平台+区块链技术”的农业发展模式

综合集成区块链安全芯片、区块链科技公司的云BaaS平台及底层区块链技术，围绕农业供应链管理、农产品防伪溯源、营销管理[16]建立“芯片+平台+区块链技术”的农业发展模式(图2)，进行区块链种植合同管理、区块链农产品生产管理、区块链农产品防伪管理、区块链出场溯源管理、区块链农业交易市场、区块链产品分销管理，实现农业全链路数字化管理。

图2 “芯片+平台+区块链技术”的农业发展模式

3.3 制定区块链在农业中的应用方案

如图3所示，在农业全产业链中，包括农作物的种植过程、收购检验、生产加工、物流仓储、流通销售及消费者查询各环节应用区块链技术，形成完整的应用方案。在种植过程环节，收集农户与种植企业信息、种子信息，建立农事生产档案(在线监测、手工录入)，第三方认证机构对种植标准的认证信息，通过农业监测传感器(芯片)种植数据收集；在农产品收购检验环节，收集收购加工商信息、农产品采摘收割信息(人员、时间、过程)、第三方检验信息(人员、时间、过程、检验结果)以及收购电子合同信息；在生产加工阶段，收集生产全过程数据(操作员、加工方式等)，区块链防伪溯源芯片(NFC)封口，解封失效，确保区块链防伪安全二维码、唯一性；在物流仓储环节，将第三方物流公司数据引入，高附加值农产品可对物流车辆、运输环境、仓储环境结合芯片进行在线实时监测；在流通销售环节，零售商信息、采购订单信息、电子合同信息、收付款信息；在消费者查询环节，通过防伪溯源小程序、NFC/扫码查询方位及溯源信息，留存消费者非隐私数据，建立农产品溯源区块链。农产品溯源区块链包括云上层(由可信数据存证、可信溯源链条、上下游档案归集、区块链浏览器、交易市场、全景大数据、前端应用定制开发、可信对象存储组成)、自研区块链底层技术(由可信数据上链、智能安全合约、Token-based模型、隐私&安全计算构成)、应用层(由可信防伪、防复制区块链二维码、可信数据监测、可信溯源和区块链安全芯片组成)。

图3 区块链在农业中的应用架构(来源：杭州宇链科技有限公司)

4 结语

区块链技术弱中心化、不可篡改、可追溯和集体维护的技术特点[2]，使其在农业物联网、农业大数据、质量安全追溯、农业物流及农村金融等方面得以应用并能极大促进相关业态模式的发展，实现创新突破。随着我国农业现代化的加速推进，农业发展趋势向智慧化和数字化转变，同时在乡村振兴战略建设数字乡村的现实需求下，区块链技术将在相关领域进一步深化应用。但其本质上作为一种分布式的加密数据库技术，受农业和农村信息化水平的客观因素制约，在所需技术条件和人才支持不足，以及传统农业发展模式长期影响的制约下，其在农业领域应用的广度和深度仍较为欠缺。推进区块链农业发展，从构建发展路径的角度看，可在宏观层面建立基于区块链技术的县域农业联盟，在此基础上构建“芯片+平台+区块链技术”的农业发展模式，再针对农业全产业链的各环节制定和实施具体的区块链技术应用方案。

区块链技术起源于2009年，而大规模应用则在2017年[2]，其快速发展的时间相对较短，区块链的理念传播仍有待逐步扩大和深入。同时，从技术层面看，区块链在扩展性、安全性和隐私保护方面也存在缺陷[10]，有待于推进其应用的过程中不断依托相关底层技术的发展进行完善。推进区块链农业发展是我国农业领域创新发展理念的重要举措，未来需要继续围绕区块链技术在农业领域应用的瓶颈因素，从模式、路径、机制及技术等不同层面加强区块链技术与农业融合的落脚点研究，助力深化区块链技术在农业领域的应用场景，使其充分赋能现代农业，进而加速农业现代化，助推乡村振兴战略实施。