区块链做为一个新型技术，尽管正在被公众所接受，但是该技术还处于发展阶段。当前区块链技术推广中最大的挑战是各利益相关者接受分布式记账方式，完成利益相关者之间的协作。

本文通过研究农业特性，试图通过区块链的特点阐述区块链在农业上的应用，研究、探索区块链在供应链、大数据等技术上的运用，以确定实施操作的关键因素。

区块链运用到农业，其分布式记账的优势能够提高农业产业的透明性，农产品的可追溯性，作业信息的不可篡改性，在保证食品安全性的前提下，通过数据共享提高农业的生产效率。

什么是区块链

区块链是一种不依赖第三方、通过自身分布式节点进行网络数据的存储、验证、传递和交流的一种技术方案。也可以定义为分布式记账技术。

通过“共享”的数据库，区块链消除了需要第三方机构验证、记录、存储、协调的中心式记账方式。通过促进从集中到分布式系统中的移动，以极低的成本解决了信任与价值的传递难题。

区块链最成功的应用当属被世人所熟知的比特币，2008年11月1日，一位自称中本聪的人发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文，阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念，这标志着比特币的诞生。中本聪所描述的对等网络版电子银行业务，将允许双方之间的转移，而不需要一个金融机构或受信任的第三方。他指出，通过增加成本中间商提供的服务，提出了一个电子货币系统，其所有权的交易通过密码保护，并且分布在同行的记录得到证实 。

几个世纪以来，企业的信用机制建立在以中心式为主的简单原则之下。然而，随着区块链技术的出现，这种信任业务即将被颠覆和转变。

什么是比特币？

比特币是一种P2P形式的虚拟货币。点对点的传输意味着一个去中心化的支付系统。比特币不依靠特定货币机构发行，它通过特定算法的大量计算产生，比特币经济使用整个P2P网络中众多节点构成的分布式数据库来确认并记录所有的交易行为。

比特币是一种领先的数字货币，存储在全球分散的点对点区块链上；是数字资产或加密货币，这意味着它们被设计成交换的媒介；是使交易能够在安全的环境中进行的基础技术以及伪匿名者之间的信任方式。任何人都可以参与比特币区块链，所有权可以数字化转让，无需中介。

其他数字货币也可用，包括基于区块链的以太坊平台上的以太币比特币的价格波动性、高流动性以及它在使交易绕过受信任的银行和金融机构方面的作用引起了批评。

比特币的创造或“挖掘”是通过计算机求解复杂的方程来完成的。目前，比特币的能源消耗很大，需要提高能源效率。比特币作为一种数字货币是否可持续，目前尚不清楚。

1、区块链的发展

区块链技术被认为是互联网发明以来最具颠覆性的技术创新，它依靠密码学和数学巧妙的分布式算法，在无法建立信任关系的互联网上，无需借助任何第三方中心的介入就可以使参与者达成共识，以极低的成本解决了信任与价值的可靠传递难题。

尽管区块链的历史很短，但它的地位正迅速上升。英国已经把区块链列为了国家战略，新加坡央行在2015年就已经支持了一个基于区块链的记录系统，日本目前在区块链领域也处于领先地位。R3CEV作为首个以创建分布式账本应用为目标而成立的商业联盟，目前在全世界范围内拥有包括花旗、摩根、富国、渣打等50多位成员。而国内目前已成立了中国分布式总账基础协议联盟、中国区块链应用研究中心、金融区块链联盟等，以推动区块链产业研究与合作。继区块链被正式列入“十三五”国家信息化规划，区块链技术研究已然处于最好的触发点。

区块链的发展趋势是全球性的。然而目前国内的区块链创业项目基本还处于研究设想、小范围试验阶段，少有成型的商业模式，缺乏正式机构组织的推动。因此，建立大而强的联合体，推动并提高我国区块链技术领域的研究、应用和开发水平，促使我国相关产业走出去， 在新一轮国际竞争中抢占技术标准和专利的制高点和话语权，将是未来我国在区块链技术领域的着重发力点。

2、区块链技术的原理

传统记账模式是由一个实体（企业，组织或集团）拥有，并由指定的管理员制。该管理员可以对账目进行更改，而无需与所有账目的利益相关者达成共识。

相反，区块链是利益相关者网络中的共享分布式账本，任何管理员都无法更改。相对于中心式记账，区块链是过程性记账，如更改记账数据，需要在的网络参与者的同意下，删除需更改的“区块”，并把此“区块”后不需要更改的“区块”重新搭建到链条上，也就是为什么交易后连续得到6个区块确认之后，数据基本上不可逆转。

在基于区块链的系统中，这种“数据互变”只有通过强大的加密技术才能实现，这种技术可以确保副本相同，交易没有重复并且对访问存储的数据强制执行特定权限。在这里，使用公钥和私钥来确保机密性和隐私性。简而言之，可以将公钥比作发送者公开知道的物理邮箱的地址。私钥类似于解锁邮箱所需的密钥或密码。它在任何时候都受到所有者的保护，不得与第三方共享。

3、区块链的特性

区块链本质上是一个去中心化的数据库。通过自身分布式节点进行网络数据的存储、验证、传递和交流的一种技术方案。从区块链的形成过程看，区块链技术具有以下五个关键功能。

（1）数据透明性：区块链技术基础是开源的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人开放，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用。因此每个利益相关者都可以对存储在区块链上的数据进行受控访问，这使得使用此数据的每个人都可以使用最新，准确和可靠的数据集。

（2）安全性：传统分类账通常提供安全的覆盖层，一旦破坏，便可以访问所有存储的数据。在基于区块链的系统中，安全性机制可确保对单个交易和消息进行加密签名。这可确保基本的安全性和有效的风险管理，以应对当今黑客，数据操纵和数据泄露的高风险。

（3）独立性：基于协商一致的规范和协议，整个区块链系统不依赖其他第三方，所有节点能够在系统内自动安全地验证、交换数据，不需要任何人为的干预。基于此种特性区块链技术可用于管理数字资产的所有权并促进资产转移。

（4）去中心化：区块链技术不依赖额外的第三方管理机构或硬件设施，没有中心管制。使用者一旦要求交易，计算机将以一种称为智能合约的自我执行程序实现自动化，一旦启动，智能合约完全自主；当满足合同条件时，将自动发生预先指定和约定的操作，无需向任何人发送交易请求。

（5）匿名性：除非有法律规范要求，单从技术上来讲，各区块节点的身份信息不需要公开或验证，信息传递可以匿名进行。

• 任何人都可以加入网络并提交交易

• 任何人都可以为网络贡献计算能力并广播

• 网络数据所有交易均公开广播

• 拥有权限的参与者才能加入网络

• 拥有权限的参与者才能为网络和广播网络数据贡献计算能力

• 设置访问权限列出每个参与者可访问的数据

通常，企业对于新合作的供应商需要通过大量的数据进行分析、审核，这严重浪费了公司的资源，但是，企业必须验证产品标识和相关可追溯性声明，以保证产品的安全，利用区块链的分布式记账，可以解决产品可追溯问题，更可靠的数据可以帮助优化业务决策并达到更高的标准

随着消费的升级，消费者对产品的安全性重视加强，而中心化的存储和可篡改，使得消费者对于企业产生不信任，也使得农业区块链变成可能，区块链技术的可追溯性可以提供确凿的产品出处或来源验证证明，例如在澳大利亚BeefLedger已将区块链与物联网（IoT）、智能合约和数字代币相结合，以追踪出处，简化付款，降低欺诈风险并指导牛可持续发展。

区块链提供的确定性，透明度，篡改证据和信任可以帮助使交易数据更易于共享，通过区块链的特性我们可以搭建一个农业区块链平台，向消费者透明农业供应链，以此推进中国农业的健康发展。

区块链技术的诞生，真正意义上为数字经济提供了全新的价值转移通道，其应用场景几乎不可限量。如今，区块链的应用已由开始的金融延伸到物联网、智能制造、供应链管理、数据存证及交易等多个领域，并不断为云计算、大数据、承载网络等新一代信息技术的发展带来新的机遇。所以单靠区块链并不能解决产业升级和数字化转型，但它全新的模式，可以增加企业的核心竞争力。

效率提升

减少人力成本；

可信任的预期收益；

跨方数据验证和核对，减少重复工作。

品牌提升

不可更改的产品追溯，增强消费者对产品的信心提高企业在社会的认可度。

市场渗透率

新产品更能获得市场的认可增强了产品的市场竞争力；

产品附带的差异化增加了产品的传播。

减少风险

阻断假冒产品和劣质产品的采购降低与不可靠企业的合作；

减少较低市场认可度的产品的市场投入。

节省成本

由于透明度更高，通过简化运营而节省成本。

创新驱动力

利用创新提高效率并改变工作方式。

4、区块链的应用

人们坚信区块链技术会成为继互联网、人工智能之后又一项颠覆性技术，农业作为影响中国人民生活质量的重要因素，更应该发展区块链，以此追上其他产业。建设物联网和区块链相结合的农业集成到终端的解决方案，有助于提升农业供应链的管理效率。由于数据在交易各方之间公开透明，从而在整个供应链条上形成一个完整且流畅的信息流，这可确保参与各方及时发现供应链系统运行过程中存在的问题，并针对性地找到解决问题的方法，进而提升供应链管理的整体效率。

而且区块链的分布式记账优势可以省去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。然而农业是多种形式组成的利益共同体且相对于工业智能化水平落后，在没有形成实际价值之前，即使搭建了区块链平台，各企业也不愿把数据上传到区块链上。但是我们可以结合终端消费者对食品安全的需求，将参与各方的供应链信息放置在链上，减少资产所有权转移过程中的摩擦，提升终端消费者溯源需求的便捷，加快农产品流通的效率，同时对链外市场的需求做到快速反应，然后再引入其他的农业数据信息上链。

建设农业区块链有以下五个优势：

（1）分布式账本技术使得非商业机密数据在参与节点均有存储备份，解决了供应链金融业务中的信息孤岛问题；

（2）通过在区块链上登记的可流转、可融资的信息，解决了核心企业信用不能向多级供应商传递的问题；

（3）在区块链架构下，信息系统可对供应链中参与方的行为进行约束，通过对相关的交易数据整合上链，以佐证贸易行为的真实性；

（4）智能合约的加入，在满足执行条件时可自动执行，防范履约风险；

（5）区块链技术与供应链的结合，有效解决了供应链上企业“贷款融资难”的问题，实现融资降本增效。

如何搭建农业区块链

为了确定农业是否可以从基于区块链的解决方案中受益，首先是确定定位，然后制定关键的管理原则（包括监管要求，利益相关方，法律框架，与现有系统的互操作性，规模和其他关键要求）以及确定哪种技术或体系结构有助于解决特定的案例。

区块链分为区块链系统（开发组），DApp软件，记账系统（矿工），交易平台，客户端（钱包）公司五个模块。区块链中每一个模块所扮演的角色不同，企业根据自身的发展战略定位农业区块链中的角色，而不是盲目的去拥抱区块链。现阶段某些企业所搭建的区块链系统，是通过自身购买数以百计的服务器进行记账，借着区块链的噱头继续搭建中心式的记账平台，即使数据上传错误自身依然可以进行修改，这种直接违背了区块链的不可篡改，这不是真正的区块链，农业所搭建的区块链关乎食品安全，必须保证去中心化。

单个企业不可能独自搭建区块链的五个模块， 参与农业区块链的企业需根据自身的发展战略，确定自身在区块链中的所扮演的角色，也就是在农业区块链的发展中确定自己的定位。而不是盲目的去拥抱区块链。

目前在区块链底层技术尚不成熟、基础设施尚未完善的形势下，企业还无法快速地投入生产力到“基于区块链技术的各种业务场景中”。

为什么农业要做“区块链 ”？当互联网进入中国的时候，农业各企业固守自己的城池，错过了互联网崛起中的各重要阶段，现在的农业“互联网 ”相对于其他的产业依然落后。例如农产品市场消费者只认几个电商平台，农产品的利润被各大电商平台长期压榨，虽然自媒体拉近了人与人之间的互动，但是食品安全一直是直播带货最难解决的问题。通过区块链的数据透明性和不可篡改性，消费者对商品进行追溯，解决农产品的食品安全问题。企业只需要确定市场的定位，并集合自身的优势，制定自身发展战略。“农产品溯源绝对透明化”销售模式将成为可能。所以区块链在之后的发展中肯定会在农业中大发展。

区块链使物品、服务、信任机制和生产关系都发生了质的飞跃。它将让农业发展更加高效、便利，切实解决当前农业发展中的瓶颈问题， 推动农业生态的健康发展。

区块链在其他农业领域的应用

1、区块链在农业供应链中的应用

区块链是一项创新型技术，将区块链技术和区块链思维运用到产业上，以自己的特有的方式，对其进行记账、整合、升级，乃至“产业革命”。建设“区块链 ”先要细分产业市场，定位实施。我们以猪肉为例，我国饮食文化以猪肉为主，中国菜系中很大一部分需要食用猪肉，然而猪肉胆固醇含量很高，被称作高胆固醇食物。高胆固醇食物摄食过多会导致动脉硬化，增加高血压病的发生概率。很多消费者因为自身的健康问题而不能食用猪肉，有些企业就定位这个市场，提出低胆固醇猪肉，而在实际运营中因为市场定位精准，导致了很多的概念性企业入驻，加之监管不到位，消费者只信任几家知名品牌。

一般情况下，随着竞争的加剧，市场份额的减少，具有创新意识的企业总会通过创新，实现行业突破，完成企业转型升级。

当前随着中国消费需求的多样性，常规的养殖技术已经无法适应消费者的多样性需求，除了引入科学的养殖技术，还需要硬件设施中进行改造，对接供应链流程，推动产品的可追溯性，以此适应多样化的消费者。

产业的升级是一个很大的市场，从硬件设备到软件，谁能先进入这个市场，就有了先发优势。而且区块链中广大的参与者形成的大生态系统，能够有效的支持企业的技术革新和战略制定。

从上图“区块链 供应链”在猪产业中的应用，我们可以看到在区块链与供应链相结合的潜力。随着产业供应链的各环节信息的不可篡改的透明化，产品的产地、饲养环节、饲养人员、投入品信息等等数据将直接向消费者公开，加上科学饲养流程的公开化，特定需求猪肉的批量化也将成为可能。消费者通过应用程序扫描猪肉包装上的二维码来跟踪商品的起源和商品在供应链中流通的每一个步骤。为了完成体现产品安全性，链条上继续加入投入品（如饲料和药品）的生产、地点，猪品种、年龄、性别，和任何其他技术的所有信息记录（屠宰日期，在途时间，到期日）以及质检认证（如卫生及产地证书）并包括供应链参与者之间的移动。这些可追溯细节的记录将提高供应链管理效率，食品安全和产品的可持续性。

随着时间的推移，物联网应用程序收集有关猪的位置、饲养数据和健康信息，并把这些信息上传至区块链，这将有助我国生猪产业的健康发展。通过数据透明化，实现产猪产业精准饲养，改变猪产业养殖的粗犷性，增加猪产业的可控性，实现规模化养殖。要实现这种模式， 就要推进信息技术和智能化硬件设备的使用，如传感器、控制系统、机器人、自动车辆、自动化硬件、变速率技术等。

农业企业应该抓住此次机会，评估自身能能力加入“区块链 农业”的建设中去，并且定位自身所扮演的角色，避免在之后的产业升级中再次处在追赶对手的道路上。

• 启用供应链网络连接供应商，客户，设备制造商，物流运输代理商，零售商和最终消费者。通过网络和传感器把所有的合作伙伴进行无缝衔接，推动供应链的高效运作。
• 建立新的商业模式通过获取合作伙伴或竞争对手信息，实时改变发展战略。
• 实现更好的决策区块链提供的数据的完整性和可靠性，帮助公司制定发展战略。

2、区块链在大数据中的应用

大数据是通过多种独立的来源将大量复杂的结构化的数据（在关系数据库中）和非结构化数据（文档文件，图像，视频）进行收集、整 合、分析以产生知识。企业和组织使用知识来优化公司的决策过程，预测未来趋势等，因 此，这些数据是当今经济中的宝贵资产。

但是由于敏感数据的交换不断增加，大数据的安全性变得至关重要。随着区块链的到来，解决大数据的安全性已经成为可能。区块链引入智能合同概念，并结合区块链公钥和私钥是访问完全自主化且不能干预。

（1）区块链存储模型，不可篡改和可追溯性，确保数据的保密性和可信性。

（2）自动执行默认指令和完全去中心化的模型，保证数据共享的安全。

（3）建立一个可靠的大数据分配系统，而不是信任的第三方。

智能合同是大数据流通的安全性的权威保障。它是一种计算机化的交易协议，它是完全自动的，并且不再需要被监督。

数据源是大数据的发展的核心，然而数据主要集中在政府机构，互联网巨头，通信公司；大数据研究公司想要得到更多数据源进行深度挖掘，但是却得不到数据各方的支持，这种情况就是我们常说的数据“孤岛”，对于那些以数据为驱动力的公司来说，它们被束之高阁，因为它们没有高质量的数据支持，而且数据的信誉不利于科学研究，最终影响了大数据产业的发展。当前为了推进大数据的发展，建立一个没有第三方的可靠数据共享模型，打破当前的数据“孤岛”，提高数据的价值。

数据存储：拥有数据源的各方使用区块链作为数据存储方案，以特定方式把数据链接到块并上传上链。数据机密性和可信度可以以通过时间戳服务器，加密算法和工作量证明。

安全共享：将主要数据源的所有者聚集在一起构建一个区块链网络，并且每个网络都充当维护节点内容的网络节点。区块链信息在各个节点之间同步，并确保数据共享的安全性。

权限管理：数据所有者将数据授权给数据请求者。智能合约的自动执行确保了整个过程的公开透明，授权请求者可以从区块链中获取数据源。

3、区块链在农业物流中的应用

物流是一个控制原材料、制成品、产成品和信息的系统，从供应开始经各种中间环节的转让及拥有而到达最终消费者手中的实物运动，以此实现组织的明确目标。作为三方机构，物流贯穿整个农业的交易环节，可以从侧面论证农业生产者上传数据的真实性。

我国物流已经趋于现代物流的标准，在仓储位置、车辆定位、荷载定量、人员管控、数据追踪等各方面都能保证有迹可循。而且物流价值链的各环节更易于监管部门进行监管，例如，车辆年检、高速称重、人员考核等。

农业物流信息上链，系统可以通过商品流通中的物流信息和政府、学者出具的研究报告去评估食品安全和食品符合率，并通过获取的信息发送给相关部门进行实地查验，提高生产环节数据上报的真实性。

区块链系统内分连接供应链各方，无需经过中央系统和第三方系统，保证了数据的安全性、不可逆性，消费者通过查看系统内的物流信息，进行食品的全方位的追踪，间接论证商家的可信度，异议产品直接在系统内反馈相关部门，由政府部门进行核实论证后上传至区块链系统，供更多的消费者进行查询，在一定程度上保障了消费者权益。

自“互联网 物流”提出以来，各物流公司为抢占市场相继推出了自己的系统，并通过大规模的营销推广占据市场，车货匹配、物流金融、物流园等各种APP充斥整个市场。随着中国经济的发展，和智能化科技的迭代，之前需要大量人员参与的集体经济将被个体经济所取代，对物流需求的个性化、多样性将成为趋势，物流作为服务实体经济的行业，应该以便利、高效、服务回应市场的需求。

当前农业物流整合落后于工业物流，正是如此，农业物流更应该在发展之处加入区块链技术，信息链上透明、公开的人、车、货信息，将提高车辆利用率，不可篡改的交易数据将减少物流坏账率。

各物流公司建立基于自身市场定位的DApp系统并对接区块链系统，客户随意下载任意公司的DApp就能够找到符合自己需求的车辆或货物，而不需要在各系统之间切换，各物流公司只需要聚焦定位市场客户的需求，进行创新、维护，打造自身的核心竞争力。

使用“区块链 物流”技术能够更系统的检测商品的真实性和追溯产品的出处：产品如何制造，原产地，以及企业管理数据等。所有这些数据上链后，将永久性的不可删除，并共享给每一个消费者，帮助消费者和其他参与者更全面的追溯商品。企业也可以利用这些信息为商品提供合法性的证明。

当前区块链发展的挑战

随着我国区块链技术的提出，区块链进入了高速发展期，区块链技术不能完全改变农业发展的问题，但随着越来越多的利益相关者的参与，区块链将变得越来越有价值。然而，与许多新兴技术一样，区块链技术的发展必须克服当前所面临的挑战。

基础设施：区块链技术需要互联网的支持，我们现有的网络覆盖率已经高达95%，但是由于农业交易的高频性和保证区块链的数据上传的及时性，各记账设备将保证在高频运作状态，其能耗和计算能力的需求使得记账企业需要采购高品质的计算机。

技术融合：各企业把数据上传至区块链，就需要改变现有的技术系统，以便保证数据上传的准确性，但是各企业为什么要改变现有的系统流程甘愿对接你的区块链系统，虽然建设之初有政府制定的规则，但是中国是市场经济，政府不会干涉企业必须上链。这就需要搭建区块链系统的企业建设之初确定区块链系统的定位，突出区块链的优势，并在最初的参与者中得出最优的结论， 只有这样企业才会甘愿改变系统对接区块链。

技术安全：区块链是一种分布式记账技术，也就保证了数据的安全，但是基于区块链技术的五个模块都是中心式，虽然技术黑客无法获取、损坏区块链数据，但是会给区块链的运用造成一定的损失， 农业区块链技术以数据信息分享为主，为避免出现分叉、回滚等问题，需要各模块参与企业建立强大的信息技术防御机制。

政府监管：区块链作为一个新型技术，较早之前运用到虚拟货币上，绕开政府的结算机构进行结算，造成了一些灰色交易，各国政府开始治理虚拟货币，也就造成了参与者对区块链技术的担忧，而且区块链技术的公开性的分布式记账特性也造成了参与者都数据隐私的考虑，所以区块链技术的建设需要政府制定法规制度来打消参与者的疑虑，由政府和监管机构监督区块链系统建设，保证其增值服务没有涉及政府法律法规。

技术推广：虽然我国已经提出大力发展区块链技术，但是利用该技术在农业上的运用还没有实例进行验证，如何推广农业从业者能够接受并完成实时上传数据是区块链在农业运用中的难点。现阶段推广“区块链 农业”应该从消费者需求的食品安全切入，区块链技术的不可更改性、可追溯性能够完全保证食品的安全，当消费市场趋于成熟后，由市场推动农业参与者数据上链。

结论与展望

区块链的应用已从金融领域延伸到实体领域，电子信息存证、版权管理和交易、产品溯源、数字资产交易、物联网、智能制造、供应链管理等领域。区块链技术为农业智能化转型升级提供了独特的机会。该技术平台引入数字化信任机制，通过透明性、可追溯性特点进行信息的交流，此技术运用到农业上能够帮助农业在落后其他产业中实现弯道超车。

农业供应链上的参与者数据和信息上链方便组织、企业、政府查询参与者的信誉记录，评估后确定项目合作。比如金融企业可以通过区块链获取申报贷款者交易数据和真实信息，并给出评估报告，方便为微小型企业、家庭农场提高金融服务。试想一下在不久的将来人、财、物的流通全部上链，并于物联网、人工智能、大数据相结合，世界将进入信用机制下的智联网时代。

为了确保所有参与者通过区块链技术受益，需要政府在对区块链在充分认识的基础上制定规则，并加以支持。并与企业、组织协同发展区块链技术，创建一个由农业为基础，企业主导、政府监管、组织监督的区块链系统。

政府：专注于制定农业区块链的规则制度，指导农业区块链的发展战略，探讨区块链在农业发展中的影响。

企业：不断研究、创新区块链技术，引入不同类型的应用程序，完善区块链在农业中的应用，实现区块链在农业各行业中的应用，实现智慧型大农业。

组织：分析、论证引入区块链技术对农业的利弊，监督、防范滥用区块链系统数据信息。

历史已经证明，每一次技术革新，都是以提高生产力为主，区块链其独特的特性已经开始运用到其他经济体中，为塑造中国农业的未来就应该发展区块链技术。