可信區塊鏈在農業農村應用展望

王文生

（中華人民共和國農業農村部信息中心，北京 100125）

1 引言

區塊鏈技術在促進農業農村高質量發展方面的應用前景日益受到世界各國的重視[1]。這種新技術具有去中心化、低交易成本、不可篡改、可追溯等特征，能夠消除農業農村發展中存在的信息約束[2]，優化農村社會福利[3]、資產[4]、能源[5]等管理方式，提升農村社會治理水平[6‐7]，促進農村產業創新與融合[8‐9]，讓農業生產與經營更加地智慧[10]，并為農村地區對接本土或全球供應鏈網絡提供來了一個新的可選方案[11]。

習近平總書記在中央政治局第十八次集體學習會上，就我國區塊鏈技術發展和行業應用發表重要講話，區塊鏈被列入國家信息化戰略的重要組成部分。此后，各部門、各地方，各領域、各行業紛紛出臺支持區塊鏈產業發展的政策措施，國家、企業、社會資本、科研機構等顯著加大了向區塊鏈領域的投入力度。2019 年中華人民共和國農業農村部、中共中央網絡安全和信息化委員會辦公室制定了《數字農業農村發展規劃（2019—2025 年）》，加快推進農業區塊鏈大規模組網、鏈上鏈下數據協同等核心技術突破，加強農業區塊鏈標準化研究，推動區塊鏈技術在農業資源監測、質量安全溯源、農村金融保險、透明供應鏈等方面的創新應用。2020 年中央1 號文件提出“要加快物聯網、大數據、區塊鏈、人工智能、第五代移動通信網絡、智慧氣象等現代信息技術在農業領域的應用，開展國家數字鄉村試點”。2020 年3 月4 日中共中央政治局常務委員會召開會議，研究當前新冠肺炎疫情防控和穩定經濟社會運行重點工作，強調“加快5G網絡、數據中心等新型基礎設施建設進度”。總之，加快區塊鏈技術應用已成了當前國家信息化政策的焦點和亮點。

農業是我國國民經濟的關鍵基礎性產業，發揮了重要的“壓艙石”作用。但也需注意到，我國農民零散分布在農業生產經營一線，產業結構呈現明顯的去中心、弱中心特性，這是造成農業農村領域生產要素分散、組織難度大、管理成本高、產業效益低等問題重要根源。而面對上述困難和挑戰，區塊鏈技術和理念凸顯出其優勢，兩者間存在著天然的耦合。當前國家農業農村工作的方針是實施鄉村振興戰略，統領城鄉發展，區塊鏈是不可或缺的新要素，區塊鏈在“三農”領域的應用絕不能掉隊。

目前，國家農業農村可信區塊鏈基礎平臺建設項目，農資等重要投入品市場監管區塊鏈項目初步設計正抓緊進行，糧食、蔬菜、生豬等重要農產品全產業鏈區塊鏈應用項目正積極開展研究設計。為了加速國內區塊鏈在農業農村應用,中國信息通信研究院可信區塊鏈推進計劃對農業農村領域給予高度重視，2019年11 月，中國農學會計算機農業應用分會受邀作為牽頭單位成立了可信區塊鏈推進計劃農業農村項目組。同時，社會上各類涉農區塊鏈應用案例也呈現井噴式增長，大量新技術、新模式、新應用在農業農村領域百花齊放。

區塊鏈技術屬于新興技術，其在農業農村的應用將帶動不同業態的融合發展。為了進一步推動區塊鏈技術在農業領域的應用，本文從我國農業、農村、農民“三農”整體視角，對國內外近三年農業農村區塊鏈應用研究成果與難點進行梳理和綜述，并從農業產業、農村治理、農民民生這三個方面、十一個“三農”熱門領域中區塊鏈技術農業應用進行展望，以期為未來區塊鏈技術在我國鄉村全面振興過程的應用和推廣研究提供參考。

2 可信區塊鏈的概念與技術

區塊鏈技術興起于比特幣。自2015 年起，區塊鏈的去中心化、分布式存儲、加密、可追溯，以及可編程的智能合約等技術特征越來越受到全世界的廣泛關注，并成功應用于金融[11]、環保[12]、醫療[13]、能源[14]、農業農村[2‐4,9]、不動產[4]、災害救援[15]等諸多領域。它在避免了傳統中心化機構普遍存在的高成本、低效率和數據存儲高安全風險等基礎上提供了一種廉價的、點對點的交易、協調與協作的分布式數據模型，并最終構建了基于數學算法的、更可靠的信用體系[16]。

2.1 數據結構與應用優勢

區塊鏈在全球各領域的縱深應用具有可無限擴展的能力，是一種分布式的眾包記賬系統。它以數據區塊為基本存儲單元，區塊按時間戳前后，通過哈希指針形成鏈表式數據架構。與傳統數據中心的數據存儲和管理模式對比，區塊鏈以分布式、高冗余、不可篡改的方式存儲在區塊鏈系統中的多個記賬節點上，一方面避免了傳統中心式“單點失效”的風險；另一方面也極大地降低了節點建設要求和成本。另外，在每個區塊的數據結構方面，區塊分為區塊頭和區塊體。區塊體中打包了一個批次的交易數據集合及基于哈希指針生成的相應Merkle 樹；區塊頭中記錄了Merk‐le 樹的根節點哈希值、時間戳、隨機數、區塊版本號、前一區塊的哈希值等。正是由于Merkle 樹的使用，從而使得系統中各節點能夠靈活選擇存儲整條鏈中的部分區塊，降低存儲空間壓力的同時還能夠快速總結和歸納校驗區塊中存儲的任意交易數據。同時，區塊頭中存儲的Merkle 樹根節點哈希值，可以確保不同應用場景下，智能手機、物聯網終端等輕量級的“邊緣”設備能僅存儲區塊頭組成的鏈式結構，減少這些設備的存儲壓力，進而也能夠作為節點納入整個區塊鏈網絡中參與記賬。由此來看，區塊鏈這種數據結構上的特征減少了區塊鏈應用對軟硬件支撐環境的依賴，極大地降低它在各領域全面快速縱深擴展應用的邊際成本。

2.2 共識機制與統一信用體系

區塊鏈的信用去中心化特征能夠為人類提供統一的算法信用體系。由于沒有傳統的中心節點對區塊鏈系統中的各記賬節點進行協調，所以如何讓系統中各節點能夠自我協調，并達成共識，同時還能具有較強的容錯能力，則是區塊鏈系統中的關鍵問題，這就是著名的“拜占庭將軍問題”[17]。拜占庭將軍問題是由蘭伯特等人于1982 年正式提出，旨在解決不可信、不可靠的計算機網絡環境中各節點通過一定的機制達成統一行動共識的問題[18]。發展至今，這一領域已共研究出眾多的重要共識機制[19]，包括拜占庭容錯和非拜占庭容錯。其中最著名的當屬中本聰在比特幣中設計的工作量證明（Proof of work,PoW）機制。PoW 機制主要是通過協議讓比特幣網絡中各節點依賴自身算力爭奪記賬權，以此來保證公共記賬的一致性和不可篡改性。但弊端也是顯而易見的，它會帶來電力資源的巨大浪費和交易延遲。比特幣中PoW 機制的這一特點顯然無法滿足區塊鏈技術獨立全面、縱深發展的要求，因此各種改進的共識機制被設計出來，如權益證明機制（Proof of Stake,PoS）、授權股份證明機制（Delegated proof of stake,DPOS），以及PoW+PoS 等。盡管這些共識機制本身的有效性、可靠性等還有待大量驗證，并且一段時期內很難達成共識，但是它們對分布式共識問題的解決卻能夠為人類社會帶來基于數學的、更可靠的算法信用，以替代傳統的中心化政府信用[16]。如此一來，人類信用的基礎就可以從原來“山頭林立”的、離散化的中心化體系統一到基于區塊鏈的算法信用體系。

2.3 智能合約技術

區塊鏈的智能合約技術能夠提供基于事件驅動的“在鏈”分布式程序執行機制[20]。它依靠區塊鏈的去中心化算法信用體系，能夠解決在不可信的網絡環境中基于規則的、由事件驅動的價值的創造、分配、轉移、消滅等情景‐響應執行問題。智能合約概念早在1994 年就由美國前喬治華盛頓大學法學教授Nick Szabo 提出并定義為：“智能合約是一套以數字形式定義的承諾，包括合約參與方可以在上面執行這些承諾的協議”。智能合約以“if‐then”和“what‐if”的方式與真實世界的資產進行交互，當合約中定義的條件被觸發時，則自動執行相應合約條款而無需第三方介入。但由于一直以來缺乏去中心化的應用場景，而且Nick Szabo 不懂編程，很少有開發人員愿意與他合作，因此長期以來這種智能合約僅停留在概念上，直到中本聰在比特幣中設計的基于比特幣圖靈不完備字節碼語言OP‐RETURN 比特幣腳本語言，才初步實現了最早應用于區塊鏈的、僅執行簡單邏輯的智能合約[20]。后來基于能執行任意復雜邏輯的以太坊虛擬機，世界首個內置了圖靈完備編程語言的智能合約開發平臺和公鏈誕生，自此區塊鏈和智能合約的應用才逐漸普及到非數字貨幣的其它社會領域。事實上，智能合約在我國農業農村這種弱中心化、去中心化的領域具備十分廣闊的應用前景。例如在田間地頭家庭農場主和涉農社會化服務組織就相關農田托管服務的合約簽訂和可信執行、農民工的工資發放、農業保險風控和賠付資金快速撥付、農田灌溉水資源管理[21]等場景就非常適合應用區塊鏈的智能合約技術。

3 國內外區塊鏈農業農村應用研究現狀

3.1 國外區塊鏈農業農村應用研究現狀

國外區塊鏈在普惠金融的應用研究主要聚焦在發展中國家[11,22‐24]并面向小農戶及貧困人口[1,24‐25]。Schuetz et al.在文獻[11]中研究了區塊鏈在印度偏遠農村地區普惠金融領域的應用前景。他提出區塊鏈的分布式部署、金融交易的不可篡改和歷史可追溯、交易成本低、可靠的算法信用，以及智能合約等特性能夠非常好地解決印度農村普惠金融場景下的諸多挑戰；同時，區塊鏈具備將印度農村產業連接到印度國內和全球供應鏈的潛力。

發展中國家的農民在獲得平等的金融服務方面存在著諸多的挑戰，如無法證明自己的身份和提供貸款或保險的擔保物等[23‐24]。Kshetri 在文獻[23]中提到在世界上一些發展中國家存在很多個體無法證明“自己是誰”，從而被排斥在現代金融體系之外。因此，這些地區出現了很多基于區塊鏈技術、能夠幫助他們創建和驗證個體電子身份的創業產品。Chinaka 在文獻[24]中提出非洲國家的小農戶無法獲取金融產品的主要原因是他們缺乏金融機構認為的、可降低信貸風險的抵押品，而區塊鏈技術能夠具備將農戶擁有的非流動資產，如牲畜、土地和收成轉化為能被銀行認可的價值的潛力。另外，如何提高金融和保險機構的風控能力并最小化業務風險也是普惠金融實施過程中需要重點兼顧的因素[24]。Bolt 在文獻[25]中提到了在印度的一種基于區塊鏈和智能合約的農業保險的方法和應用。在該應用場景下，保險智能合約能夠與氣候變化大數據聯動，如根據大數據預測多雨即洪澇、少雨即干旱，以驅動保險公司的風控管理和資金的自動化快速賠付。

在當前全球范圍，無論是在農產品分類維度還是在農業價值鏈維度區塊鏈都得到了一定程度的研究和應用[10,26]。Antonucci et al.在文獻[27]中對區塊鏈在農產品供應鏈領域的商業應用進行了梳理，已經應用區塊鏈的農產品領域有咖啡、魚肉、牛肉、啤酒、牛奶、意大利面等。Kamilaris et al.在文獻[26]中對應用了區塊鏈技術的農產品種類和應用目標進行了歸類，發現大豆、谷物、橄欖油、火雞等20 類農產品分別已經或正在金融、快速運營、監督與管理、可追溯、動物福利、環境影響、實驗可行性研究、小農戶支持、減廢、食品安全等目標下進行應用研究和實踐。Ferrag et al.在文獻[28]中提出了解決基于物聯網（IoT）的綠色農業中的傳感器網絡監控信息安全和隱私問題的一種基于區塊鏈的系統框架。該框架能夠利用區塊鏈的去中心化、不可篡改等特性確保傳感器網絡信息的高可靠性。另外，Kurt Peker et al.在文獻[29]中針對基于區塊鏈的傳感器網絡的新增數據集，若采用不同存儲方式，即利用追加存儲或部分覆蓋存儲兩種方式通過智能合約進行數據存儲。通過對比發現使用部分覆蓋已有數據的方式效率更高；同時該文獻還分別對比了在智能合約內外采用將同時段收集到的各類傳感器數據存儲在隊列中或采用一種規則將這些數據編碼為一個變量的實驗結果。結果發現，總體上后者的效率要更高。

3.2 國內區塊鏈農業農村應用研究現狀

國內區塊鏈農業農村應用研究起步相對較晚，最早可追溯到2015 年中國農業科學院農業信息研究所研究人員進行的農業區塊鏈應用的探索研究。從2016 年起，中國農學會計算機農業應用分會每年年會都有區塊鏈領域研究報告，2019 年還特別設立了區塊鏈農業農村應用專題。近兩年相關文獻數量正隨著國家對區塊鏈技術應用的重視而逐漸增多，從2020 年起逐漸形成爆發的趨勢。但是，從這些文獻來看，研究成果普遍缺乏實際的落地應用。盡管國內一些地區，如省級有貴州[30]、縣級有德清[31]等開展了由政府推動下的區塊鏈平臺建設和應用探索，以及一些由大型農業或科技公司推動的部分領域應用，如沃爾瑪的可追溯平臺[32]、黑龍江北大荒的區塊鏈數字農業[33]等，總體來看，我國區塊鏈農業農村應用研究仍處在起步階段。

由于區塊鏈農業農村應用涉及到眾多的農產品門類和專業領域，如智慧農業、農產品電子商務、農村金融、農業保險、農村產權交易、鄉村旅游、以及農村環境治理等領域，并且需要整合眾多個體、企業、高校及科研院所、行政監管單位等，這決定了相關研究應用具備相當程度的復雜性[34]和難點。首先，農業農村區塊鏈的各類應用都涉及到需要統一解決的技術難題，如區塊鏈的存儲容量和可擴展性問題、隱私泄露問題、高成本建設問題、規則問題、吞吐量和延遲問題、基層技術力量缺乏問題等[35]。而在應用推廣上，一方面相對于龍頭企業，我國的農戶、家庭農場、合作社、社會服務組織等數量眾多，而區塊鏈應用場景要求將這些個體和中小型企業的工作流程進行轉換，以及統一各主體間的數據傳輸標準和接口，這些也是難點問題[34]；另一方面，大型涉農企業和科技企業具備資金、技術、市場等各類資源，如何將這些企業吸引到農業農村區塊鏈應用領域并促使他們在全國范圍內發揮作用，這更是國內應用推廣工作成敗的關鍵[1]。

4 區塊鏈在“三農”領域的應用展望

目前，我國農業農村發展在一些關鍵領域面臨著諸多的挑戰，例如智慧農業發展，農產品貿易，食品安全[36‐38]，農村人居環境和面源污染[39‐41]、偏遠地區金融排斥[42‐44]、集體存量資產盤活[45]等問題。而傳統的以行政命令查、停、轉、改為主要抓手的治理方式已經無法適應農業農村綜合治理和高質量發展“一盤棋”的需要[46]。同時，我國現有的農業農村生產、經營、管理、服務系統中缺乏有效激勵機制，難以調動農業生產、農產品流通、鄉村治理、政府監管等各個環節，并提高他們提供可信數據的積極性，不能形成一個完整的、可持續的農業農村可持續發展生態系統。盡管這些挑戰一定程度上將制約我國農業農村的充分發展，但解決這些挑戰又將為農業農村帶來更多的發展新機遇。

當前，立足于農業農村領域的發展特點和實際需求，可充分發揮區塊鏈的技術特點和機制理念，積極探索區塊鏈技術與農業農村產業鏈、供應鏈、價值鏈的有機融合，實現農資、生產、加工、銷售、金融、科技、培訓等農業農村生產經營全要素的優化配置，促進專業分工細化，提升工作效率，打造“可信、價值、多贏”的利益共同體，激發參與主體的勞動積極性、工作創造性、守信自覺性，推進農業農村發展的標準化、優質化、差異化、高效化、品牌化。與此同時，區塊鏈與智能合約相結合帶來的去中心化的社會治理架構[47‐48]將為解決我國農業農村問題，促進鄉村全面振興提供社會治理新范式[49‐50]和新希望。

4.1 區塊鏈與可信物聯網為基礎的智慧農業

農業物聯網是現代農業的基礎。農業物聯網的一般應用是將大量的傳感器節點構成監控網絡，通過各種傳感器采集信息，以幫助農民及時發現并定位問題，進而使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備控制農業生產過程，從而使農產品生產全過程達到最優控制的效果。

區塊鏈在農業物聯網中的應用具有很大潛力。首先，由于物聯網設備眾多，且產生大量實時或準實時監控數據。這些數據存儲一般需要依賴大型的數據中心，而數據中心建設和維護的高費用一直以來制約著農業物聯網的全面推廣和應用。顯然，區塊鏈分布式去中心化的存儲方式可以幫助物聯網節省大量數據中心建設和維護費用，大幅度地降低其應用推廣的成本，同時以高冗余的存儲方式提高數據存儲的安全性[28]；另外，區塊鏈中區塊采用Merkle 樹的數據結構，每個物聯網設備均可作為節點部署全鏈的區塊頭部分，從而增加設備節點上的數據運算效率[29]；區塊鏈的智能合約可以部署在每個物聯網設備節點上，通過利用腳本對智能合約進行編程，可以實現去中心化的多數據源、多物聯網控制器綜合集成與自動化控制[51]。

4.2 區塊鏈與新型農業經營體系可信支撐網絡

在農業產業化方面，加快構建新型農業經營體系、大力培育發展農業新型經營主體是我國農業產業化的重要發展方向。在我國農業新型經營主體當中，農業產業化龍頭企業在數量上相對占少數，同時種糧大戶主要以家庭農場的形式出現，而我國有近220 萬農民合作社和近87 萬登記在冊的家庭農場，因此農民合作社和家庭農場的發展質量和政府管理水平將關系著我國糧食安全，以及小農戶能否與現代化農業相銜接的大局。農業農村區塊鏈作為全國性質的數字化基礎設施，能夠將每個地區的龍頭企業、合作社、家庭農場，涉農社會化服務組織等作為區塊鏈網絡的一個節點，并使他們通過共識機制參與記錄完整的數據賬本，以及借助智能合約技術完成田間合同簽訂和資金的自動劃撥，全過程無需第三方中介機構參與[52]。這種基于區塊鏈的合作社和家庭農場協作網絡，一方面能夠消除這些組織間的信息不對稱[2]，提高機構治理的標準化水平，并提升主管部門的管理效率[34]；另一方面能夠有效促進數百萬農業新型經營主體間的點對點或多點近乎無窮多的可信合作模式的不斷涌現，如農業產業化聯合體、聯合社等。

4.3 區塊鏈與農產品質量安全體系

農產品質量安全管理涉及范圍廣泛，包括農產品的生產、貯存、流通和使用等環節[26]。當前國內外也有各種各樣的農產品質量安全管理體系，但由于這些體系與其監管的農產品生產、貯存、流通和使用的實際過程是“兩張皮”，所以極大地削弱了其監管效果。而可信區塊鏈在農業經營管理過程中的全面應用可以避免這種“兩張皮”問題[2]，非常便于生產者、消費者和監管者等主體間的分工協作[34]。首先，由于基于區塊鏈建立的農產品質量安全管理體系是區塊鏈全面應用于農業經營管理過程的“自然”結果，而非為了建立農產品質量安全管理體系而應用區塊鏈；其次，由于整個農業經營管理過程中涉及到的土地、資金、人力等各種生產要素全部“上鏈”注冊登記，以及生產、貯存、流通和使用等過程中的物聯網數據、供應鏈交易數據等全部“上鏈”以不可篡改的方式分布式存儲，從而確保了各環節農產品信息的可追溯性[26]；最后，區塊鏈的可編程智能合約可以與大數據、人工智能等技術進行有效整合，從而可實現數據驅動的農產品質量監測、預警和問題處置的執行自動化[34]。

4.4 區塊鏈與新一代農村電子商務

區塊鏈將有助于消除制約農村電子商務進一步高質量發展的消極因素，促進構建新一代的農村電子商務體系。農業農村區塊鏈作為一種新型基礎設施，在農村電子商務方面，它的去中介化、去中心化等特征將使構建“點對點”的農村電子“公共自由市場”成為了可能。如此一來，賣方能夠將自己的商品發布到區塊鏈網絡中，而買方能夠自行查詢自己所需的商品[52]；同時，交易雙方都可以通過電子貨幣進行支付，沒有中間平臺的費用[53]，而且個人信息的公開程度也能夠隨各自需要通過區塊鏈的非對稱加密等技術進行控制[54]。對于當前電子商務中普遍存在的線上支付與線下實物交付信息不對稱的問題，在基于區塊鏈的農村電子商務網絡中，可以通過整合區塊鏈化的快遞物流行業來解決[55]。首先，交易雙方就交易的細節達成一致后，賣方通過用雙方公鑰簽訂商品交付和貨款支付的智能合約，并將貨款自動支付給賣家的條件設置為買家簽收快遞；然后，賣家在發貨時用買家公鑰和收件員公鑰依次加密快遞公司給包裹生成的二維碼；收件員取件后先用自己的密鑰解密得到用買家公鑰加密后的二維碼，而后再用始發站的公鑰對其進行加密；后續的始發站、中轉站和終點站等拿到包裹后也同樣是先用自己的密鑰解密得到買家公鑰加密后的二維碼，而后再用下一站或派件員的公鑰對其進行加密；最后，當包裹到了終端派件員的手中時，派件員也是先用自己的密鑰解密，接著再請收件人也就是買家用自己的密鑰進一步地解密，然后由系統核對解密后的二維碼和快遞包裹上的二維碼是否一致，最終確定買家是否收到商品，進而觸發智能合約自動支付。在這全過程中，區塊鏈上的商品二維碼都是加密的，且所有參與者的身份都是以公鑰形式出現，因此即使區塊鏈上的信息都是完全公開的，任何人都無法通過區塊鏈上的數據反推出實際包裹和所有參與人的隱私信息。同時，貨款的支付可根據貨款形式的不同采用兩種實現方式，一種是電子貨幣支付，例如交易雙方都使用未來央行發行的電子貨幣，通過兩個區塊鏈之間的跨鏈互操作，從而實現電子貨幣的鎖定和轉移[56]；另一種是雙方進行Token 和法定貨幣的兌換，例如買方購買Token，然后用Token 消費，而賣方獲得Token 后，通過提現的方式獲得法定貨幣。

4.5 區塊鏈與可信農村金融與農業保險體系

可信區塊鏈應用于農村金融體系將提高信息的透明度，增加偽造信息和違約成本，避免貸款農戶的惡意違約，并提高金融機構的貸款積極性。在區塊鏈+農村集體資產和農民個人“兩權”資產的農村金融服務模式中，區塊鏈可以為農民提供貸款所需的各類身份和資產證明[23]，從而幫助集體經濟組織和農戶提高貸款效率；同時基于可編程的智能合約，通過大數據、人工智能等方法幫助銀行等金融機構實現數據驅動的風險控制自動化[11]。

與農村金融相類似，基于區塊鏈的農業保險能夠簡化農業保險流程，特別是通過智能合約保單能夠加速農業保險的快速評估與賠付。同時，也可以引入銀行的征信系統信息，在區塊鏈中形成數字化身份認證，并結合各行業大數據通過數據挖掘、人工智能等方法幫助保險公司實現數據驅動的風險預測[25]。

4.6 區塊鏈與可信基層組織治理網絡

在鄉村治理方面，集體經濟組織和村委會治理和經營相關的日常基礎檔案數據一直以來都沒有得到妥善的整理、歸檔和長久保存，甚至不少地區因為火災或人為等因素導致歷史重要資料丟失，如多地的二輪延包臺賬等，從而影響集體經濟的盤活和長久穩定經營。而區塊鏈可以解決這樣的問題，即基于全國統一標準的農業農村區塊鏈基礎設施網絡，建立面向全國范圍內村一級甚至集體經濟組織的人文環境、地理信息、村務公開、基層黨建等日常運營和檔案類數據的收集和管理平臺[57]，從而為各級政府部門提供鄉村治理所需的可信數據支撐。

4.7 區塊鏈與可信農村集體資產經營體系

可信區塊鏈作為一種資產登記、估價和交易管理的去中心化的基礎設施可以較好地解決農村集體資產經營管理問題。首先，基層集體資產交易中心在資金和人才等方面很難保障高成本數據中心的長期高效運營。而通過區塊鏈的高冗余、分布式數據存儲方式解決了運營維護的高成本和“單點故障”風險的問題。其次，區塊鏈提供的基于數學算法的信用擔保一方面為交易雙方就資產登記、估價和交易全過程提供了更可靠的信用保障[4,58]，另一方面也讓現有的交易中心角色從交易操作者變成區塊鏈交易監管者；同時，區塊鏈中的不對稱加密算法可以確保交易雙方隱私信息的保密，而且區塊鏈的智能合約技術可以按照約定實現資產交割的自動化，甚至在此過程中還可以進一步將集體資產通過預定義的折股情況自動分配給相應村民，以減少中間環節，確保村民利益，同時在一定程度上消除基層農村腐敗。

4.8 區塊鏈與可信農民工權益保障網絡

在農民工問題方面，我國有兩億多的農民工，他們的就業與權益保障在一定程度上關系著我國脫貧攻堅工作成果的穩定性和可持續性。農業農村區塊鏈將在農民工信息管理和權益保障方面發揮重要作用，尤其是針對國家近期頒布并已實施的《保障農民工工資支付條例》，在區塊鏈上，地方政府和用人單位能夠為每一個農民工簽訂工資支付的智能合約，從而確保在約定條件下，農民工工資能夠按時、足額到賬。

4.9 區塊鏈與農村人居環境整治

農村人居環境治理不僅僅是環境問題，更涉及到農村產業高質量發展和農民的身心健康。但實踐表明一味地強調政府通過高壓式或口號式的行政命令整治，農村人居環境很難得到持續有效改善，這主要因為農村人居環境的公共屬性與居民個人和排污企業切身利益存在一定的脫節。因此，區塊鏈在落實“兩山論”和構建農村人居環境整治體系方面將大有作為。

首先，在居民個人衛生習慣整治方面，農業農村區塊鏈基礎設施可以為當地每一個農村居民構建“信用鏈”。日常，由村委會組織對居民的衛生習慣、生活垃圾處理和家門清掃情況、豬圈等禽畜糞便處理情況、承包地拋荒情況，以及節省灌溉用水和秸稈處理等進行打分評價，然后將村里公示后的結果“上鏈”存儲[6]。由于區塊鏈記錄的不可篡改、可追溯、公開透明等特征，“信用鏈”上的積分將可用于農村居民的農業貸款、助學、以及享受各類公共服務等所需的信用評級[23]。

其次，在管控企業排污方面，“取證難”是這項工作的最大難題。未來可以利用區塊鏈，居民個人或管理部門的調查人員在對企業“偷偷”排污行為進行取證后，及時上傳區塊鏈進行時空信息電子公證[59‐60]，從而能夠有效解決管理部門工作靈活性差且取證難，而個人取證雖容易但“用不上”的兩難問題。另外，現在很多地方環境主管部門通過無人機+5G 高清視頻實時回傳手段對企業排污行為進行取證，但單架無人機很容易被人為破環，這種情況下，未來可以采用基于區塊鏈的無人機編組方式，讓無人機之間進行協同取證[15]，從而進一步地提高取證效率和可靠性。

4.10 區塊鏈與可信鄉村旅游產業

區塊鏈+鄉村旅游模式可以帶動農村環境保護與治理，進而建設美麗鄉村。首先可將鄉村景點、農家樂等各種旅游產品在區塊鏈上注冊登記發布，形成數字化旅游產品，通過智能合約實現門票銷售和民宿等旅游產品的在線交割[61‐62]。其次，在環境保護與治理方面，可將山川、道路、田野等帶有地理屬性的環境保護責任歸屬，以及各類處置過程和時間、地點等記錄到區塊鏈上[60]，并通過智能合約整合政府環境監管部門、村民投訴上訪等大數據信息進行自動化監管和獎懲，同時與相應機構和個人社會福利掛鉤。

4.11 區塊鏈與精準扶貧

在精準扶貧三年攻堅后，如何通過建立長效機制確保貧困戶脫貧后不返貧是后精準扶貧時代面臨的重大課題。運用區塊鏈技術在數據共享與集成方面的優勢[63]，政府可以基于各地扶貧辦的貧困戶“建檔立卡”數據并整合民政、醫療、不動產、公安、交通、銀行征信等方面的相關個人數據，在區塊鏈上為每個脫貧人口形成精確的經濟狀況數字畫像，使得返貧人口識別更加精確。同時，針對每個脫貧戶這些多源數據以統一采集時點為單位打包進入一個區塊，形成該脫貧戶可追溯、不可篡改的專屬返貧監測區塊鏈。然后通過智能合約并結合大數據、人工智能等算法手段建立數據驅動的返貧監測自動化模型，同時還能夠加強政府扶貧資金聯動管理，增加資金使用的透明性和效率；增強社會各界扶貧力量與貧困人口和扶貧項目的精準對接、管理的效率[64]；以及與銀行等小額貸款機構的貸款審批與放款銜接，降低貸款機構風控難度和放款效率[25]。

5 結語

由于區塊鏈具有去中心化、可信、不可篡改、智能合約等方面的特性，它的應用能夠讓世界各國受益[65]已是大勢所趨。我國在政府和各行業的推動下區塊鏈應用的研究熱度正呈現爆炸性增長。同時，我國農業農村產業結構和社會結構由于具有天然的弱中心化、去中心化的特征，從而與區塊鏈具有天然的耦合關系和應用切入點。當前我國農業農村存在的食品安全、環境污染、金融排斥等問題一定程度上制約著我國鄉村的全面振興，而區塊鏈正在或將有望為解決這些問題提供新方案所需的“新基建”。

在未來社會5.0（Society 5.0）時代[50]，區塊鏈與5G、人工智能、物聯網、大數據等其它“新基建”要素的結合能夠創造出一種以可信為基礎的、物理社會與網絡空間融合互動的更加高效的社會組織結構[49]。在這樣一種社會治理結構下，我國鄉村全面振興戰略的實施不僅將能創造大量投資機會，提升發展動能，還能實現以促進城鄉發展信息均等，來消除阻礙農業農村產業和社會發展中各類要素流動的瓶頸和障礙，形成知識驅動的智聯網（Internet of Mind）[49]，加速新的鄉村社會管理模式和產業新業態的不斷涌現；同時降低創業門檻，提升創新的速度和生產效率，助力我國農村充分發展和城鄉、區域平衡發展。