基于區塊鏈技術的農產品供應鏈模式探究

秦明旭 鞠軼 李琨

摘 要：信息技術和物流的快速發展為農產品銷售渠道增加和銷售范圍擴大提供了便捷條件，促進了農產品供應鏈模式的形成，但是由于各方面因素的影響，導致傳統農產品供應鏈模式存在信任不足、信息不對稱、農產品安全難以保證等多方面的問題，導致農產品供應鏈出現了諸多弊端，增加了農產品供應鏈運行的風險性。區塊鏈技術在農產品供應鏈模式中的應用，可以基于自身公開、不可篡改、可溯源等特性，為農產品供應鏈的組織治理提供有效的解決方案。本文主要對傳統農產品供應鏈模式存在的問題進行分析，以區塊鏈為手段，進行農產品供應鏈模式的優化，促進農產品供應鏈模式治理、合作質量提升。

關鍵詞：區塊鏈;農產品;供應鏈模式;溯源系統

農產品供應鏈的產業化與現代化轉變，是農產品經營模式發展的必經之路，符合我國市場經濟發展的需求。隨著其進程不斷加快，參與主體逐漸增多，治理范圍逐漸增大，傳統的農產品供應鏈運作模式陸續暴露出一些不足與弊端。本文主要對傳統農產品供應鏈模式存在的問題進行分析，進而以區塊鏈為技術手段，對傳統農產品供應鏈模式的優化進行探究。

一、傳統農產品供應鏈模式中存在的問題

信息技術和物流的快速發展，打破了農產品銷售的地域限制，在促進農產品供應鏈的形成及壯大的同時，也引發了一系列的問題，具體包括以下幾方面：

1.供應鏈節點多、不穩定因素多

農產品供應鏈具有顯著的多節點特性，我國境內大多數農產品供應鏈從最初的農戶或者種植者到田頭交易，經過倉儲、物流運輸、走到銷售地批發、進入零售市場等，然后到消費者餐桌，最保守估計也能達到5到6個節點以上。在此過程中，供應鏈的各個環節皆存在不穩定因素，農產品最終的質量可能受到自然環境、加工條件、人為操作規范、倉儲條件、物流等諸多因素的影響，整個供應鏈中存在的風險隱患很多，一旦某一環節發生變故，則大概率會影響到最終產品質量，進而影響整個供應鏈的穩定發展。

2.信息可信度低，傳統契約難以起到約束作用

農產品供應鏈上節點多也就意味著參與者多，各參與者雖彼此之間會簽訂契約進行約束，但是受多種因素影響，傳統農產品供應鏈中的契約并不能很好地達到約束各方的效果。一方面，違約行為發生可能性大。農產品的市場供需平衡受自然環境因素和市場因素雙重影響，供需關系波動較大，因此而產生的價格浮動也大，背后利益驅動的各方違約行為發生的可能性也會隨之增大，無形之中增加了農產品契約的違約風險。另一方面，即便不違約，信息也容易被篡改。在農產品供應鏈傳統的運營模式中，受技術的限制，無論是產品本身的信息、還是契約信息都比較容易被篡改，同時各參與方出于利益考慮也都有篡改信息的動機。再加上無法進行契約內容的全面監督，當契約簽訂雙方出現違約情況時，甚至一方都不能及時發現，從而進行自我維權工作的開展。僅靠契約來約束農產品供銷中的各個環節的效果并不理想。

3.信息不透明，難以實現公平

由于農產品產業鏈上環節多且信息不透明，供應鏈各個環節上參與者所能獲得的信息呈現出不對稱性，各參與方的利益不能得到保障，隨時可能出現逆向選擇的現象，各參與方很難實現利潤分配上的相對公平、平等。例如，農產品供應鏈的最上游很多情況下是農戶，而農戶的信息來源渠道有限，生產加工企業常在與農戶進行契約簽訂時把標準提升到合理范圍以上，甚至簽訂極為苛刻的契約，侵犯農戶的利益，但是，為了把農產品換成金錢會不斷退讓，降低了農戶的利潤收入，從而導致農產品供應鏈模式的公平性受到影響。

4.監管治理難，責任追溯難

由于農產品產業鏈上環節多且信息不透明，一旦最終產品出現問題責任追溯很難實現。農產品供應鏈模式具有中間型網絡組織屬性，理想狀況下，其根據農產品的特點、市場需求變化與各參與方的關系，應當具備靈活性、高效性、平等性、監督性、穩定性、風險控制等方面的能力，從而妥善處理各參與方之間的關系及問題，在保障各參與方利益不受侵犯的前提下，促進農產品供應鏈模式的健康、穩定發展。但是，由于農產品供應鏈環節多、產品特性較強、受影響因素復雜、上游的參與方眾多且大多為農戶及小生產者等因素，對于農產品供應鏈的監管治理工作開展起來十分困難。

5.食品質量安全區域差異性問題

農產品供給質量在不同發達程度的地區之間體現出了一定的差異性。農產品質量安全既是食品安全的一部分，更是食品安全的基礎。根據江南大學《中國食品安全發展報告（2019）》的調查結果，2017年全國有12個省份在國家市場監管總局食品安全監督抽檢中的合格率低于全國平均水平，同時結果顯示發達地區的食品安全狀況明顯好于欠發達地區，城市食品安全狀況好于農村。值得思考的是，農村地區作為農產品供應鏈上游地區，被認為可能并不受粗加工農產品質量安全問題困擾，然而現實情況是在經濟飛速發展的今天，農村地區對于深加工食品的巨大需求使他們既處于農產品供應鏈的上游是供應者，同時也處于下游是消費者，農產品質量的安全不可避免地也最終對其產生極大的影響。

二、區塊鏈發展現狀

2020年4月，在國家發改委舉行的例行新聞發布會上，區塊鏈正式被列為新型基礎設施中的信息基礎設施。至此，區塊鏈技術已經站在了政策的風口上，在新基建的春風下，區塊鏈技術的產業化應用可謂大勢所趨。要真正的產業化落地，場景選擇、架構設計、與其他技術的配合皆是關鍵。對于區塊鏈技術現有的研究及實踐多集中于數字貨幣、金融、數字政務等方面。在數字貨幣領域，區塊鏈技術最初走入人們視野是由于比特幣，比特幣技術上實現了去中心化的支付系統。2019年6月互聯網巨頭臉書也發布了其加密貨幣天秤幣白皮書。無論是比特幣還是天秤幣其依托的底層技術正是區塊鏈技術。中國人民銀行早在2014年就開始了人民幣數字貨幣的研究與開發，是世界范圍內比較早的啟動數字貨幣研制的央行。2019年8月初，央行召開下半年工作電視會議，要求加快推進國家法定數字貨幣研發步伐。在金融領域，區塊鏈技術降低了跨行跨境交易的復雜性和成本，其底層加密技術保證了交易記錄透明安全且便于監管。在此基礎上，區塊鏈技術可以通過建立聯盟網絡、票據信息上鏈等技術手段解決企業融資過程中的信用評估難問題。在政務方面，區塊鏈發票是國內區塊鏈技術最早落地的應用。稅務部門推出區塊鏈電子發票“稅鏈”平臺，大幅降低了稅收征管成本，有效解決數據篡改、一票多報、偷稅漏稅等問題。農業在我國國民經濟中占據著重要的基礎地位，同時，我國農業發展的戰略趨勢傾向于數字農業。農業農村部和網信辦印發的《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》就此提出了“到2025年，數字農業農村建設取得重要進展，有力支撐數字鄉村戰略實施”的整體目標。事實上，農產品供應鏈中有安全、監管、溯源等方面的需求，而區塊鏈技術具有公開、不可篡改、可溯源等特性，這恰好為農產品供應鏈的組織治理提供了完美解決方案。可見，將區塊鏈技術應用于農產品供應鏈這一場景既符合區塊鏈技術產業化落地的趨勢，也符合我國農業發展的戰略趨勢。

三、基于區塊鏈的農產品供應鏈模式的優化分析

傳統農產品供應鏈模式存在風險難以約束、信任不足、信息不對稱、責任難以追溯等方面的問題。基于區塊鏈技術的農產品供應鏈模式針對上述問題可以提供有效的解決方案，對于農產品供應鏈模式內的合作關系和組織治理具有重要的影響，有利于促進農產品供應鏈的安全、穩定、可持續發展。

1.區塊鏈農產品供應鏈模式的特點

區塊鏈農產品供應鏈模式的特點，主要體現在以下幾方面：一是去中心化。區塊鏈的共識機制使信息一旦上鏈無法篡改，有效地避免了人為的出于維護單方面利益的篡改信息。各個環節的參與者基于信息可靠的前提下，進行交易的選擇，增加了信息的可靠性，削弱了契約難以約束的風險，解決了傳統農產品供應鏈模式中的信任問題。尤其是在農產品供應鏈節點眾多、各環節參與者規范水平參差不齊的情況下，越是下游的參與者或是消費者越得益于該模式。二是信息透明化。區塊鏈技術在農產品供應鏈中的應用，使各個環節的參與者均可查詢追溯產品上游的種植、加工、運輸、銷售等完整信息，進行風險控制，解決了信息不對稱的問題，有助于各參與方利益的保障。三是可追溯性。區塊鏈內部的信息可以按照信息輸入的時間進行加密、保存，為各參與方提供了完整的信息鏈條，為產品信息的追溯提供了完整的信息支持。在發生責任事故時，可以迅速、準確地進行責任追溯，并予以糾正或補救，不僅有效落實了食品安全監管，更有利于農產品產業鏈的可持續發展。

2.區塊鏈農產品供應鏈模式的優勢

利用區塊鏈技術對農產品供應鏈進行優化升級將從經濟、社會、環境多方面產生積極的效益及影響。經濟效益方面：對提升國產農產品市場公信力，進而提升我國農業全球競爭力、市場份額，起到引導作用;同時，對我國農村經濟發展產生積極的影響，對脫貧攻堅工作起到積極的作用。社會效益方面：有助于解決食品安全問題;助力數字農業農村建設，有力支撐數字鄉村戰略實施;同時，有助于解決農產品資源配置不均衡問題。環境效益方面：有助于提高我國農業生產企業對于環境友好型種植的重視程度。

與此同時，區塊鏈在農產品供應鏈模式中的應用，為各參與方提供了完整的信息，使得各參與方基于信息分析進行合作對象選擇，既保證了各參與方利益不受侵犯，增加各參與方之間的信任度，從而促進農產品供應鏈模式環境的良好發展;還可以根據信息提供需求，進行各參與方行為的約束，促進了各參與方運營模式的不斷完善。從消費者參與角度看，區塊鏈做到了農產品信息的全方面公開，保障了消費者的知情權，使得消費者根據自身的需求，進行農產品的科學選擇，滿足了消費者的需求;從農戶參與角度看，區塊鏈進行了農產品需求信息的全面展示，并根據市場需求的變化，進行變化信息的補充，為農戶進行農產品種植規模的確定，提供了重要的參照信息，避免農戶出現因信息不對稱，導致種植農產品與實際需求不符的問題，避免農戶利益受到侵犯;從經營者參與角度看，區塊鏈為經營者提供了農戶種植、培育的相關信息，使得經營者可以根據自身經營需求，科學進行農戶的選擇。

四、基于區塊鏈技術的農產品供應鏈模式構建

1.農產品溯源系統構建

基于區塊鏈技術的農產品供應鏈模式主要是以區塊鏈技術為手段，對農產品從生產種植、加工、物流運輸到網點銷售的整個過程中，通過物聯網等各種采集方式，把農產品相關生產信息、加工信息、運輸信息及銷售信息進行存儲并管理，使各個環節的參與者以及最終消費者了解到產品的所有詳細信息;通過多媒體、智能終端等多種形式向參與者提供信息展示，進而實現對農產品信息的溯源和跟蹤，保證農產品無論是作為中間品參與到下游生產活動，還是作為最終消費品到消費者手中，所展示的信息均具備真實性、可靠性。一方面，最大程度地增加了供應鏈上各個環節參與者彼此的信任度，保障農產品食用安全;另一方面，當出現農產品質量安全事故時，執法機構可以通過基于區塊鏈的數據追溯到問題環節，確定責任主體。具體的方法可以建立農產品溯源系統，在其中應用區塊鏈技術，終端結合區塊鏈技術的主要特性，對農產品溯源系統進行設計，系統使用B/S和C/S混合架構，使用JAVA語言開發的三層架構的模式。采用JDBC +SPRING框架實現系統的數據的業務邏輯層和數據訪問層，數據表在業務層與數據層交互時維護。整個系統技術框架可分為物理層、通信層、數據庫層和接口層。物理層中主要包含了智能傳感器與執行器等，用于數據采集并轉發到上層協議。通信層主要包括網絡結構與協議。數據庫層主要指分布式存儲數據庫。接口層主要嵌入應用程序或協議，提供人機交互入口。區塊鏈技術主要應用于數據庫層和通信層。數據庫應支持多進程、多線索，支持Client/Server和SMP處理模式，可以支持多個并發用戶，具有良好的查詢和運行性能。

2.農產品數據采集方案

農產品追溯系統強調每一個農產品供應鏈成員的參與，強調每一個關鍵環節信息的可靠、公開、透明，因此，如何保證采集數據的真實可靠是最基礎，也是最重要的環節。應用物種鑒別、電子編碼以及自動識別與數據采集技術等農產品溯源關鍵技術，可以實現增強農產品溯源信息采集、加工、傳輸和應用能力，同時做到去人工化少人工化，硬件對硬件的數據傳輸，進而保證了數據信息真實可靠。在生長種植時期數據信息：對每顆幼苗貼掛電子標簽，安裝RFID設備定期采集環境數據記錄在農作物電子標簽中。溫室施肥、噴灑農藥等操作，系統會自動記錄操作信息。農產品生產加工時期數據信息：當農作物成熟進行初加工時，所有操作信息均保存到電子標簽中。檢測農藥殘留數據信息：檢測員對農產品進行農藥殘留等檢測，將結果保存到溯源系統數據庫并上區塊鏈。物流運輸數據信息：農產品溯源系統自動生成二維碼，貼在該批次的農作物上，系統生成二維碼并回收RFID標簽，系統自動將該農產品所記錄的生長環境數據、檢測農藥殘留數據、加工信息等所有已上傳區塊鏈和本地數據庫的數據與該二維碼綁定。平臺網點銷售數據信息：消費者掃描二維碼了解農產品的相關溯源信息，對可收集的交易信息存放一定時限以保證消費者的權益。

3.農產品供應鏈數據存儲方案

在農產品追溯系統中，農產品供應鏈的責任主體屬于協作關系，存在橫向互聯的合作，各節點之間不能完全信任。農產品溯源選用聯盟鏈，各參與節點共同維護系統。數據的存儲方式是將農產品各節點的追溯信息直接寫入區塊鏈，隨著節點數量增加，數據越來越多，區塊鏈存儲負載壓力也越來越大。再加上區塊鏈特有的鏈式結構，致使數據查詢效率下降，針對這些不足，農產品區塊鏈追溯系統存儲方式采用本地數據庫結合區塊鏈存儲模式。分散存儲策略儲存數據，提高了查詢速度，保證了數據庫良好的查詢和運行性能。溯源信息存儲到供應鏈各節點本地數據庫中，通過加密學算法消費者可以通過掃描二維碼從本地數據庫中獲取農產品溯源信息和對應區塊號，對信息進行哈希計算，比較其在區塊鏈上對應的數值，確保產品溯源信息無篡改，真實可靠。

五、區塊鏈在農產品供應鏈模式中應用的建議

1.政策引導

相關部門應當基于區塊鏈技術與農產品供應鏈模式融合的需求，發布相關管理條例及支持政策，以政策引導產業發展，為農產品供應鏈模式的發展提供政策和制度支持。不僅可以對各參與方的行為進行約束，還可以營造良好的產業環境，促進農產品供應鏈模式的穩定發展。同時，相關部門做好區塊鏈與農產品供應鏈模式融合的正確引導，保障技術應用的正確性。

2.組建融合試驗區

政府引導企業或科研機構等農產品價值鏈上規模較大的參與者進行試驗區的組建，在試驗區內進行農產品供應鏈模式的細致分類，劃分種植、生產加工、存儲、銷售、服務等多個模塊，把區塊鏈技術在不同模塊內進行應用，不斷促進不同模塊運作效率的提升，為農產品供應鏈模式的完善提供了科學的參照依據，有助于農產品供應鏈模式創新與改革的不斷開展。同時，融合試驗區的組建，也避免農產品供應鏈模式出現區塊鏈技術盲目應用的現象，進行了農產品供應鏈模式發展的成本節約，有助于促進農產品供應鏈各參與方利益的不斷提升。

3.培育高素質人才

由于我國關于區塊鏈技術的研究與應用尚處于初步探索時期，導致區塊鏈農產品供應鏈模式的發展尚存在諸多需要解決的問題，影響了區塊鏈技術在農產品供應鏈模式中應用的效果。為了提升區塊鏈技術在農產品供應鏈模式中應用的效果，應當做好人才的培育工作，為區塊鏈農產品供應鏈模式的完善，提供相應的人才支持。一方面我國各大高校在進行人才培養的過程中，應當結合農產品供應鏈對于人才的需求，進行人才培養內容的完善，增加人才對于區塊鏈的掌握，并定期組織人才參與實踐活動，提高人才對于區塊鏈技術的應用能力，使得人才在畢業后，可以結合農產品供應鏈模式的改革與創新需求，提出具體化的改革意見，做好農產品供應鏈模式改革的協助工作，有助于提高農產品供應鏈模式的改革效果。另一方面農產品供應鏈模式的各參與方，應當基于自身穩定發展需求，進行人才培育工作的開展，不斷對內部人員進行區塊鏈技術及農產品供應鏈模式的培訓工作，促進內部人員意識、知識與能力的提升，使得內部人員可以結合企業發展需求，正確進行農產品供應鏈的使用，有助于各參與方的穩定發展。

六、結束語

區塊鏈技術在農產品供應鏈模式中的應用，提高了農產品供應鏈模式的安全性、穩定性和質量保證，降低了農產品交易的風險性，保證了供應鏈各參與方的利益。借助區塊鏈技術解決傳統農產品供應鏈模式中存在的問題，不僅可以促進農產品供應鏈模式的不斷發展，使其得到進一步的完善，還可以從經濟、社會、環境多方面產生積極的效益及影響，落實農產品供應鏈的治理監管，實現我國農業的數字化、可持續化發展。

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