區(qū)塊鏈技術(shù)在牧草行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展

李雨佳 周佳 康彥茹 馬啟國 王金社

摘要：區(qū)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(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供了一個更加安全可靠的技術(shù)保障，促進農(nóng)產(chǎn)品資源檢測、產(chǎn)品質(zhì)量溯源、鄉(xiāng)村金融保障、透明企業(yè)等方面的建設(shè)。同時，區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)業(yè)追溯系統(tǒng)能夠有效地補充現(xiàn)有產(chǎn)品溯源技術(shù)的不足，實現(xiàn)全流程的把控，有效解決傳統(tǒng)牧草行業(yè)信息閉塞和流通環(huán)節(jié)復(fù)雜煩瑣等問題，提高牧草供應(yīng)鏈管理效率，實現(xiàn)多方監(jiān)護，降低牧草物流成本。

關(guān)鍵詞：牧草；區(qū)塊鏈；農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；農(nóng)產(chǎn)品溯源

一、引言

農(nóng)業(yè)是農(nóng)村最重要的產(chǎn)業(yè)，也是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。近年來，隨著我國“奶業(yè)振興”行動的開展與深入實施，國產(chǎn)苜蓿的產(chǎn)量已無法滿足國內(nèi)市場的需求。由于受地理環(huán)境、技術(shù)、運輸?shù)纫蛩叵拗?，中國?yōu)質(zhì)飼草苜蓿產(chǎn)量和質(zhì)量無法得到保障，提升牧草質(zhì)量和產(chǎn)量可以減少我國對國外進口的依賴，進一步發(fā)展自身農(nóng)業(yè)。

區(qū)塊鏈（Blockchain/Chain of Blocks）是集分布式數(shù)據(jù)存儲、加密算法、共識機制、點對點傳輸?shù)扔嬎銠C技術(shù)于一體的新型應(yīng)用模式。它是一種去中心化的分布式賬本，具有數(shù)據(jù)透明、防篡改、可追溯等特性?，F(xiàn)國內(nèi)外已有許多學(xué)者對其在金融、保險等領(lǐng)域的應(yīng)用進行了多項研究并取得一定的成果。

二、什么是區(qū)塊鏈

（一）區(qū)塊鏈的概念

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化分布式賬本技術(shù)，它將不同存儲區(qū)塊按照時間順序形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，并通過塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、密碼學(xué)、共識機制、智能合約等機制做到數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)操作 。

（二）區(qū)塊鏈的特點

區(qū)塊鏈將分布式記賬、共識管理機制、點對點數(shù)據(jù)傳輸、加密計算、智能協(xié)議等各種網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)結(jié)合，具備去中心化的技術(shù)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(shù)保障。區(qū)塊鏈技術(shù)因其獨特的特性而為產(chǎn)品溯源提供了堅實的基礎(chǔ)，它現(xiàn)已成為繼大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實和人工智能以后的新興技術(shù)，并有著廣泛的應(yīng)用前景。

（三）區(qū)塊鏈在我國各領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用

區(qū)塊鏈集成了數(shù)據(jù)庫、加密算法、智能合約等技術(shù)，是一個創(chuàng)新性的技術(shù)架構(gòu)體系。隨著其影響范圍的進一步擴大，目前已經(jīng)在金融、公共管理、數(shù)字版權(quán)、醫(yī)療、教育、交通、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域取得了重大突破，并且正在迅速發(fā)展，特別是區(qū)塊鏈+農(nóng)業(yè)的應(yīng)用，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，未來將引領(lǐng)全球新一輪的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)變革，推動社會經(jīng)濟發(fā)展。

（四）區(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)方面的創(chuàng)新應(yīng)用

在2020年，《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃（2019—2025年）》明確提出了加速促進農(nóng)業(yè)區(qū)塊鏈信息技術(shù)的開發(fā)，以實現(xiàn)規(guī)模化組網(wǎng)、鏈上、鏈下信息共享等核心技術(shù)重大突破，并進行農(nóng)業(yè)區(qū)塊鏈規(guī)范化研發(fā)，以及創(chuàng)新性的信息技術(shù)應(yīng)用研究，以促進農(nóng)產(chǎn)品資源檢測、產(chǎn)品質(zhì)量溯源、鄉(xiāng)村金融保障和企業(yè)透明化等方面的建設(shè)。隨著2020年中央“一號文件”的正式發(fā)布，區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)受到了政府的重視，從產(chǎn)業(yè)發(fā)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(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)中的地位得到了提升。在政策的推動下，區(qū)塊鏈有望在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得新的突破，全新的發(fā)展階段。

區(qū)塊鏈技術(shù)具備去中心化、可追溯性和不可篡改性等優(yōu)點，它能夠與大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)相結(jié)合，為農(nóng)村牧草產(chǎn)品溯源、物流追蹤、精準(zhǔn)種植、智慧農(nóng)業(yè)云監(jiān)測等提供一種全新的、可持續(xù)的解決方案，從而實現(xiàn)新的農(nóng)業(yè)目標(biāo)。區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化特點能夠大大降低農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)維護成本，提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能化和規(guī)?；潭取４送?，采用區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)業(yè)追溯系統(tǒng)能夠有效地補充現(xiàn)有產(chǎn)品溯源技術(shù)的不足，實現(xiàn)全流程的把控，實現(xiàn)即時存證和取證，提高產(chǎn)品的透明度，防止假冒偽劣，從而解決消費者對產(chǎn)品的信任問題。

鑒于此，將區(qū)塊鏈技術(shù)引入農(nóng)業(yè)牧草供應(yīng)鏈中，通過連接種植系統(tǒng)、農(nóng)機系統(tǒng)、智慧農(nóng)業(yè)云監(jiān)測，將原本分離的大數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、提高管理效率、降低監(jiān)管成本的同時優(yōu)化牧草品質(zhì)。最終發(fā)展壯大西北牧草產(chǎn)業(yè)主市場，構(gòu)建西北牧草產(chǎn)業(yè)鏈的智庫系統(tǒng)，將有助于推動中國牧草行業(yè)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

三、區(qū)塊鏈進入農(nóng)業(yè)牧草供應(yīng)鏈所面臨的挑戰(zhàn)

（一）資金管理存在安全隱患

傳統(tǒng)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(tǒng)一管理，等到牧草成熟后進行售賣，通過平臺賬戶將錢款轉(zhuǎn)賬到牧草種植者；同時平臺將超出部分錢款統(tǒng)一支付給牧草需求者。在這種情況下，資金缺乏有效的監(jiān)管并且責(zé)任不明確，存在一定的資金風(fēng)險。

相比之下，平臺運用區(qū)塊鏈技術(shù)可以有效解決資金監(jiān)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(yù)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(yīng)的資金，牧草種植者定期在平臺上傳牧草種植實時數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)來源明確，從源頭上解決牧草質(zhì)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(guān)系，以確保資金的安全。

（二）區(qū)塊鏈海量的數(shù)據(jù)存儲冗余

在整個區(qū)塊鏈中，牧草種植中的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點負(fù)責(zé)整個區(qū)塊鏈中全部的數(shù)據(jù)，但由于區(qū)塊鏈信息技術(shù)的日益完善和廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點中保存的信息也越來越多，使得儲存和統(tǒng)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(xiàn)有的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)進行同步。

同時，隨著新區(qū)塊鏈的區(qū)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(qū)塊鏈中的審計與跟蹤工作，這就無疑增加了新客戶進入?yún)^(qū)塊鏈的難度和區(qū)塊鏈的實用性，大量的冗余數(shù)據(jù)對區(qū)塊鏈技術(shù)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，并導(dǎo)致維護費用的大幅增加。

（三）區(qū)塊鏈本身性能以及實用性的限制

當(dāng)前牧草種植每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都擁有區(qū)塊鏈上的區(qū)塊數(shù)據(jù)，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(qū)塊鏈成功解決了信任難題，但其自身的穩(wěn)定性并不理想，區(qū)塊鏈應(yīng)用的交易速度相對較慢，而且當(dāng)交易發(fā)生時，將其在整個網(wǎng)絡(luò)中共享所需的成本也相當(dāng)昂貴，在實際進行大規(guī)模開發(fā)時，可行性也將大大降低，導(dǎo)致相應(yīng)的使用用戶人數(shù)可能減少。

（四）基礎(chǔ)設(shè)施不完善難以普及

區(qū)塊鏈技術(shù)對牧草發(fā)展起了推動作用，由于我國區(qū)域發(fā)展不均衡，欠發(fā)達(dá)地區(qū)的電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施未能建設(shè)完畢，造成貧困地區(qū)難以使用區(qū)塊鏈技術(shù)，對牧草的種植過程進行全過程記錄，無法保證其各個環(huán)節(jié)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(dǎo)

區(qū)塊鏈上的信息有不可篡改的特性，但如果有人將虛假數(shù)據(jù)上傳至區(qū)塊網(wǎng)絡(luò)，則會造成永久性的誤導(dǎo)，給牧草產(chǎn)業(yè)帶來嚴(yán)重的危害。同時，我國牧草產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，區(qū)塊鏈密鑰丟失的風(fēng)險也相對較高，如何預(yù)防密鑰丟失是一個重要的影響因素。

四、基于區(qū)塊鏈的牧草溯源系統(tǒng)的優(yōu)勢

和現(xiàn)有傳統(tǒng)的牧草溯源系統(tǒng)相比，區(qū)塊鏈可有效提高市場動態(tài)監(jiān)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(zhì)監(jiān)管和高效供應(yīng)鏈管理等方面的問題，從而有助于形成新型商業(yè)模式。

（一）監(jiān)控市場動態(tài)

牧草溯源系統(tǒng)可實時跟蹤統(tǒng)計牧草數(shù)量、銷售地域分布、銷售情況等數(shù)據(jù)，從宏觀角度監(jiān)控牧草市場的動態(tài)，幫助種植者迅速調(diào)整牧草產(chǎn)量，避免庫存積壓。

（二）牧草信息全程實時可追溯

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

（三）牧草信息不可篡改

溯源系統(tǒng)將牧草信息包括從生產(chǎn)種植到銷售的所有信息都記錄到鏈上，基于區(qū)塊鏈不可篡改這一特性，每株牧草在網(wǎng)絡(luò)中都將對應(yīng)一個獨有的標(biāo)識，對于這個標(biāo)識所產(chǎn)生的所有實時信息都能夠記錄區(qū)塊鏈中，并且實現(xiàn)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(tǒng)牧草溯源系統(tǒng)信息上鏈后的牧草造假問題。

（四）監(jiān)管牧草品質(zhì)安全

通過牧草的溯源系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)對牧草種植環(huán)節(jié)的安全監(jiān)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(nóng)機、物流信息等也可以同時記錄。對于買家來說，區(qū)塊鏈牧草溯源系統(tǒng)使得牧草每一個環(huán)節(jié)都有品質(zhì)監(jiān)管，讓消費者買得放心、牲畜吃得也放心，真正實現(xiàn)牧草質(zhì)量安全的全程監(jiān)控。

（五）高效供應(yīng)鏈管理

與傳統(tǒng)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(qū)塊鏈的牧草溯源系統(tǒng)在牧草監(jiān)管工作上，能夠?qū)⒛敛菪畔⒌拇鎯Α鬟f以及分析等數(shù)據(jù)信息按照特有的標(biāo)碼在所需的部門流轉(zhuǎn)，有效解決傳統(tǒng)牧草信息閉塞和流通環(huán)節(jié)復(fù)雜煩瑣等問題，提高牧草供應(yīng)鏈管理效率，實現(xiàn)多方監(jiān)護，最終降低牧草物流成本^[4]。

五、區(qū)塊鏈農(nóng)業(yè)溯源的前景

（一）物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈

現(xiàn)階段，農(nóng)產(chǎn)品推廣與發(fā)展所存在的主要問題就是經(jīng)營費用高昂和維護成本高昂。同時，由于部分農(nóng)產(chǎn)品維護運行性能并不理想，加上物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的集中化管理問題，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用操作設(shè)備增多的情況下，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理，無形中間又增加了物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)和生產(chǎn)成本。區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用，將可以實現(xiàn)對農(nóng)產(chǎn)品機械設(shè)備的智能化保護管控，并可以最大程度降低農(nóng)民機械設(shè)備的維護成本，從而實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品信息聯(lián)網(wǎng)的規(guī)范化、統(tǒng)一化，并開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。農(nóng)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)實質(zhì)上仍是農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，但它將取決于當(dāng)前科技的發(fā)展趨勢，同時由于農(nóng)產(chǎn)品機械設(shè)備相比于傳統(tǒng)工業(yè)更加不易標(biāo)準(zhǔn)化，所以農(nóng)產(chǎn)品對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的要求也會比工業(yè)生產(chǎn)中更為多樣化，但目前對于低功耗、高速、精準(zhǔn)、小型化的農(nóng)產(chǎn)品傳感器，還是需要依靠農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域的科技進步。而未來，由于大規(guī)模低功耗農(nóng)產(chǎn)品傳感器在農(nóng)村領(lǐng)域的廣泛部署使用，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量和通信量都將會以幾何級別提升，因此，采用區(qū)塊鏈信息技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)也將成為農(nóng)村建設(shè)的新標(biāo)準(zhǔn)。

（二）原始草牧業(yè)發(fā)展落后缺乏科技支持

我國傳統(tǒng)畜牧業(yè)思想為“重畜輕牧”，即依靠增加牲畜數(shù)量來提高經(jīng)濟收入，而忽視牧草產(chǎn)量低和品質(zhì)差等問題。 粗放經(jīng)營的畜牧業(yè)缺乏科學(xué)的放養(yǎng)喂養(yǎng)理念，并且忽視了牧草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的理念，使得牧草資源被破壞，進而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的破壞，最終嚴(yán)重阻礙了牧草行業(yè)和牲畜業(yè)的發(fā)展^[5]。此外，現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的進步與牧草行業(yè)的發(fā)展之間存在著不容忽視的差距，牧草行業(yè)的發(fā)展缺乏科學(xué)技術(shù)的支持。因此，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)引導(dǎo)牧草生產(chǎn)變得更加必要，同時，需要進一步加強大數(shù)據(jù)技術(shù)在牧草行業(yè)的生產(chǎn)管理、牧草品質(zhì)的把控以及草制品的加工和貿(mào)易等方面的綜合應(yīng)用。

（三）智慧農(nóng)業(yè)是趨勢

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，及迅速地在農(nóng)業(yè)深入滲透，為緩解振興農(nóng)村經(jīng)濟所面臨的一些技術(shù)瓶頸問題，智慧農(nóng)村研究模型脫穎而出，其開發(fā)思想與方法也將進一步得到提高和發(fā)展，智能業(yè)態(tài)給農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展提供了新動力，帶領(lǐng)著農(nóng)村傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，培養(yǎng)并發(fā)展了新型行業(yè)，促進了中國市場結(jié)構(gòu)和生活方式的重大轉(zhuǎn)變。

六、結(jié)束語

本文將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于牧草種植、生長、銷售等各個環(huán)節(jié)，對后續(xù)繼續(xù)開展區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用具有一定的借鑒意義。盡管人們對區(qū)塊鏈在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重視度提高了，但是對農(nóng)業(yè)的研究和探索仍然不太理想。所獲得的數(shù)據(jù)過于廣泛，精準(zhǔn)度不夠高，難以系統(tǒng)支撐該項技術(shù)在整個農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的未來發(fā)展；要進一步加強對種草大戶、專業(yè)戶的培訓(xùn)，發(fā)揮其帶動能力；與國外技術(shù)相比，我國的種草技術(shù)服務(wù)、機械供應(yīng)和相應(yīng)政策支持還有待進一步完善。

即使如此，應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)推動農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型和智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，依舊是未來農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的熱點和趨勢。在進一步推廣時，應(yīng)當(dāng)注重基層民眾培養(yǎng)、技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施的提升和人才建設(shè)等方面，并通過案例研究法、實地調(diào)研等方法進行研究分析，進一步深入推進和助力區(qū)塊鏈戰(zhàn)略技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

作者單位：李雨佳 周佳 康彥茹 寧夏醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院

馬啟國 寧夏醫(yī)科大學(xué)理學(xué)院

王金社 寧夏醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院

參? 考? 文? 獻

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[2]楊洋，賈宗維.區(qū)塊鏈技術(shù)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用與挑戰(zhàn)[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2017，（12）：24-26.

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[5] 曾兵， 張文浚，尚盼盼，等. 大數(shù)據(jù)技術(shù)在草牧業(yè)中的應(yīng)用淺析[J].中國飼料，2022（9）：141-145.

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

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

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

馬啟國（1998.07-），男，回族，寧夏海原，本科，寧夏醫(yī)科大學(xué)，研究方向：醫(yī)學(xué)信息；

王金社（1975.07.19-），男，漢族，寧夏銀川，碩士，教授，寧夏醫(yī)科大學(xué)，研究方向：大數(shù)據(jù)、人工智能。