區塊鏈技術在牧草行業的應用與發展

李雨佳 周佳 康彥茹 馬啟國 王金社

摘要：區塊鏈以去中心化、共享性、不可篡改、全程留痕可追溯安全性等特點，為農業物聯網行業提供了一個更加安全可靠的技術保障，促進農產品資源檢測、產品質量溯源、鄉村金融保障、透明企業等方面的建設。同時，區塊鏈技術的農業追溯系統能夠有效地補充現有產品溯源技術的不足，實現全流程的把控，有效解決傳統牧草行業信息閉塞和流通環節復雜煩瑣等問題，提高牧草供應鏈管理效率，實現多方監護，降低牧草物流成本。

關鍵詞：牧草；區塊鏈；農業物聯網；農產品溯源

一、引言

農業是農村最重要的產業，也是國民經濟的基礎。近年來，隨著我國“奶業振興”行動的開展與深入實施，國產苜蓿的產量已無法滿足國內市場的需求。由于受地理環境、技術、運輸等因素限制，中國優質飼草苜蓿產量和質量無法得到保障，提升牧草質量和產量可以減少我國對國外進口的依賴，進一步發展自身農業。

區塊鏈（Blockchain/Chain of Blocks）是集分布式數據存儲、加密算法、共識機制、點對點傳輸等計算機技術于一體的新型應用模式。它是一種去中心化的分布式賬本，具有數據透明、防篡改、可追溯等特性。現國內外已有許多學者對其在金融、保險等領域的應用進行了多項研究并取得一定的成果。

二、什么是區塊鏈

（一）區塊鏈的概念

區塊鏈是一種去中心化分布式賬本技術，它將不同存儲區塊按照時間順序形成鏈式結構，并通過塊鏈式數據結構、密碼學、共識機制、智能合約等機制做到數據存儲、數據安全、數據更新和數據操作 。

（二）區塊鏈的特點

區塊鏈將分布式記賬、共識管理機制、點對點數據傳輸、加密計算、智能協議等各種網絡基礎技術結合，具備去中心化的技術分布、不可追蹤的匿名性、無法篡改的安全性、全程留痕的可追溯性及共享性等特點^[1]，從而提供了一個更加安全可靠的技術保障。區塊鏈技術因其獨特的特性而為產品溯源提供了堅實的基礎，它現已成為繼大數據、虛擬現實和人工智能以后的新興技術，并有著廣泛的應用前景。

（三）區塊鏈在我國各領域的發展應用

區塊鏈集成了數據庫、加密算法、智能合約等技術，是一個創新性的技術架構體系。隨著其影響范圍的進一步擴大，目前已經在金融、公共管理、數字版權、醫療、教育、交通、現代農業等多個領域取得了重大突破，并且正在迅速發展，特別是區塊鏈+農業的應用，具有巨大的發展潛力，未來將引領全球新一輪的技術和產業變革，推動社會經濟發展。

（四）區塊鏈在農業方面的創新應用

在2020年，《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》明確提出了加速促進農業區塊鏈信息技術的開發，以實現規模化組網、鏈上、鏈下信息共享等核心技術重大突破，并進行農業區塊鏈規范化研發，以及創新性的信息技術應用研究，以促進農產品資源檢測、產品質量溯源、鄉村金融保障和企業透明化等方面的建設。隨著2020年中央“一號文件”的正式發布，區塊鏈產業受到了政府的重視，從產業發展角度來看，這不僅是一次政策加碼，更是一次重大突破，從而使區塊鏈在農業農村產業中的地位得到了提升。在政策的推動下，區塊鏈有望在農業領域取得新的突破，全新的發展階段。

區塊鏈技術具備去中心化、可追溯性和不可篡改性等優點，它能夠與大數據分析、物聯網、云計算等技術相結合，為農村牧草產品溯源、物流追蹤、精準種植、智慧農業云監測等提供一種全新的、可持續的解決方案，從而實現新的農業目標。區塊鏈技術的去中心化特點能夠大大降低農業物聯網維護成本，提高農業物聯網的智能化和規模化程度。此外，采用區塊鏈技術的農業追溯系統能夠有效地補充現有產品溯源技術的不足，實現全流程的把控，實現即時存證和取證，提高產品的透明度，防止假冒偽劣，從而解決消費者對產品的信任問題。

鑒于此，將區塊鏈技術引入農業牧草供應鏈中，通過連接種植系統、農機系統、智慧農業云監測，將原本分離的大數據庫相結合，實現數據共享、提高管理效率、降低監管成本的同時優化牧草品質。最終發展壯大西北牧草產業主市場，構建西北牧草產業鏈的智庫系統，將有助于推動中國牧草行業的結構轉型。

三、區塊鏈進入農業牧草供應鏈所面臨的挑戰

（一）資金管理存在安全隱患

傳統牧草市場，交易流程一般都是牧草需求者將定金支付到平臺賬戶，由平臺賬戶統一管理，等到牧草成熟后進行售賣，通過平臺賬戶將錢款轉賬到牧草種植者；同時平臺將超出部分錢款統一支付給牧草需求者。在這種情況下，資金缺乏有效的監管并且責任不明確，存在一定的資金風險。

相比之下，平臺運用區塊鏈技術可以有效解決資金監管和資金流向問題，其原理是將銷售平臺、牧草種植者和牧草實物綁定在一起，在平臺進行預銷售，牧草需求者通過平臺進行鎖定，一旦鎖定牧草后要注入相應的資金，牧草種植者定期在平臺上傳牧草種植實時數據，保證數據來源明確，從源頭上解決牧草質量問題，并在牧草成熟后進行收割和銷售。

在牧草未成熟銷售前，牧草需求者和牧草之間建立了綁定關系，以確保資金的安全。

（二）區塊鏈海量的數據存儲冗余

在整個區塊鏈中，牧草種植中的互聯網節點負責整個區塊鏈中全部的數據，但由于區塊鏈信息技術的日益完善和廣泛應用，網絡結點中保存的信息也越來越多，使得儲存和統計的壓力逐漸增大，冗余的信息也越來越多^[2]。在新的牧草種植客戶進入后，必須對現有的區塊鏈數據進行同步。

同時，隨著新區塊鏈的區塊記錄增多，同步所花費的時間成本也提高。只有在完成同步后，才能加入新區塊鏈中的審計與跟蹤工作，這就無疑增加了新客戶進入區塊鏈的難度和區塊鏈的實用性，大量的冗余數據對區塊鏈技術的穩定性提出了更高的要求，并導致維護費用的大幅增加。

（三）區塊鏈本身性能以及實用性的限制

當前牧草種植每個網絡節點都擁有區塊鏈上的區塊數據，但由于人們目前缺乏有效的搜索能力，如何從這樣大量的信息中搜索出需要的信息十分困難。此外，區塊鏈成功解決了信任難題，但其自身的穩定性并不理想，區塊鏈應用的交易速度相對較慢，而且當交易發生時，將其在整個網絡中共享所需的成本也相當昂貴，在實際進行大規模開發時，可行性也將大大降低，導致相應的使用用戶人數可能減少。

（四）基礎設施不完善難以普及

區塊鏈技術對牧草發展起了推動作用，由于我國區域發展不均衡，欠發達地區的電網、互聯網等基礎設施未能建設完畢，造成貧困地區難以使用區塊鏈技術，對牧草的種植過程進行全過程記錄，無法保證其各個環節生長情況，對牧草的出售大打折扣。

（五）密鑰丟失安全問題及虛假信息誤導

區塊鏈上的信息有不可篡改的特性，但如果有人將虛假數據上傳至區塊網絡，則會造成永久性的誤導，給牧草產業帶來嚴重的危害。同時，我國牧草產業規模龐大，區塊鏈密鑰丟失的風險也相對較高，如何預防密鑰丟失是一個重要的影響因素。

四、基于區塊鏈的牧草溯源系統的優勢

和現有傳統的牧草溯源系統相比，區塊鏈可有效提高市場動態監控，保障牧草信息的實時可追溯性、信息不可篡改性，防止假冒偽劣，有效解決牧草品質監管和高效供應鏈管理等方面的問題，從而有助于形成新型商業模式。

（一）監控市場動態

牧草溯源系統可實時跟蹤統計牧草數量、銷售地域分布、銷售情況等數據，從宏觀角度監控牧草市場的動態，幫助種植者迅速調整牧草產量，避免庫存積壓。

（二）牧草信息全程實時可追溯

通過區塊鏈的特殊加密機制，為牧草創建獨特的識別標碼，利用區塊鏈技術追蹤溯源牧草的物流信息，即從牧草的種植、生產、加工、倉儲、運輸、訂單到售后等環節的所有信息，都實時記錄到區塊鏈上，并以區塊鏈節點的方式存儲。無論是生產方、銷售方還是中間檢測方，都可以通過識別牧草標碼獲取牧草從種植到成品的全部信息，實現實時追溯^[3]。

（三）牧草信息不可篡改

溯源系統將牧草信息包括從生產種植到銷售的所有信息都記錄到鏈上，基于區塊鏈不可篡改這一特性，每株牧草在網絡中都將對應一個獨有的標識，對于這個標識所產生的所有實時信息都能夠記錄區塊鏈中，并且實現不可篡改的信息存儲，確保牧草信息的真實有效性，解決傳統牧草溯源系統信息上鏈后的牧草造假問題。

（四）監管牧草品質安全

通過牧草的溯源系統還能夠實現對牧草種植環節的安全監管，即從牧草種植、生長、灌溉、施肥、除蟲以及檢測等信息全程記錄，還能夠進一步記錄牧草加工成品后的信息，包括銷售、價格、農機、物流信息等也可以同時記錄。對于買家來說，區塊鏈牧草溯源系統使得牧草每一個環節都有品質監管，讓消費者買得放心、牲畜吃得也放心，真正實現牧草質量安全的全程監控。

（五）高效供應鏈管理

與傳統溯源需要消耗大量時間、人力、財力及物力相比較而言，基于區塊鏈的牧草溯源系統在牧草監管工作上，能夠將牧草信息的存儲、傳遞以及分析等數據信息按照特有的標碼在所需的部門流轉，有效解決傳統牧草信息閉塞和流通環節復雜煩瑣等問題，提高牧草供應鏈管理效率，實現多方監護，最終降低牧草物流成本^[4]。

五、區塊鏈農業溯源的前景

（一）物聯網區塊鏈

現階段，農產品推廣與發展所存在的主要問題就是經營費用高昂和維護成本高昂。同時，由于部分農產品維護運行性能并不理想，加上物聯網應用的集中化管理問題，在物聯網應用操作設備增多的情況下，物聯網應用難以實現數據的高效管理，無形中間又增加了物聯網的開發和生產成本。區塊鏈技術與物聯網的融合應用，將可以實現對農產品機械設備的智能化保護管控，并可以最大程度降低農民機械設備的維護成本，從而實現農產品信息聯網的規范化、統一化，并開發農產品物聯網應用。農產品物聯網實質上仍是農業物聯網，但它將取決于當前科技的發展趨勢，同時由于農產品機械設備相比于傳統工業更加不易標準化，所以農產品對物聯網設備的要求也會比工業生產中更為多樣化，但目前對于低功耗、高速、精準、小型化的農產品傳感器，還是需要依靠農業研究領域的科技進步。而未來，由于大規模低功耗農產品傳感器在農村領域的廣泛部署使用，農業物聯網設備數量和通信量都將會以幾何級別提升，因此，采用區塊鏈信息技術的農產品物聯網也將成為農村建設的新標準。

（二）原始草牧業發展落后缺乏科技支持

我國傳統畜牧業思想為“重畜輕牧”，即依靠增加牲畜數量來提高經濟收入，而忽視牧草產量低和品質差等問題。 粗放經營的畜牧業缺乏科學的放養喂養理念，并且忽視了牧草行業可持續發展的理念，使得牧草資源被破壞，進而導致生態環境的破壞，最終嚴重阻礙了牧草行業和牲畜業的發展^[5]。此外，現有科學技術的進步與牧草行業的發展之間存在著不容忽視的差距，牧草行業的發展缺乏科學技術的支持。因此，通過大數據技術引導牧草生產變得更加必要，同時，需要進一步加強大數據技術在牧草行業的生產管理、牧草品質的把控以及草制品的加工和貿易等方面的綜合應用。

（三）智慧農業是趨勢

隨著信息技術的發展，及迅速地在農業深入滲透，為緩解振興農村經濟所面臨的一些技術瓶頸問題，智慧農村研究模型脫穎而出，其開發思想與方法也將進一步得到提高和發展，智能業態給農村經濟發展提供了新動力，帶領著農村傳統產業轉型升級，培養并發展了新型行業，促進了中國市場結構和生活方式的重大轉變。

六、結束語

本文將區塊鏈技術應用于牧草種植、生長、銷售等各個環節，對后續繼續開展區塊鏈技術在農業中的應用具有一定的借鑒意義。盡管人們對區塊鏈在農業領域的重視度提高了，但是對農業的研究和探索仍然不太理想。所獲得的數據過于廣泛，精準度不夠高，難以系統支撐該項技術在整個農業領域的未來發展；要進一步加強對種草大戶、專業戶的培訓，發揮其帶動能力；與國外技術相比，我國的種草技術服務、機械供應和相應政策支持還有待進一步完善。

即使如此，應用區塊鏈技術推動農業轉型和智慧農業的發展，依舊是未來農村經濟發展的熱點和趨勢。在進一步推廣時，應當注重基層民眾培養、技術研發、基礎設施的提升和人才建設等方面，并通過案例研究法、實地調研等方法進行研究分析，進一步深入推進和助力區塊鏈戰略技術在農業中的應用。

作者單位：李雨佳 周佳 康彥茹 寧夏醫科大學臨床醫學院

馬啟國 寧夏醫科大學理學院

王金社 寧夏醫科大學臨床醫學院

參? 考? 文? 獻

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李雨佳（2001.09.18-），女，漢族，寧夏銀川，本科，寧夏醫科大學，研究方向：臨床醫學；

周佳（2000.12.06-），女，回族，寧夏吳忠，本科，寧夏醫科大學，研究方向：臨床醫學；

康彥茹（2000.12.05-），女，漢族，寧夏固原，本科，寧夏醫科大學，研究方向：臨床醫學；

馬啟國（1998.07-），男，回族，寧夏海原，本科，寧夏醫科大學，研究方向：醫學信息；

王金社（1975.07.19-），男，漢族，寧夏銀川，碩士，教授，寧夏醫科大學，研究方向：大數據、人工智能。