区块链技术在农业产业链双循环格局中的应用*

章 印

(兰州财经大学 a.统计学院；b.信息工程学院，兰州 730020)

一、引言

现代企业竞争本质是产业链间的竞争，一切产业存在和发展的基础都源于产业组织和产业链，农业产业化的过程实质上就是农业产业链不断发展完善的过程。由于新冠肺炎疫情的长期影响，世界经济衰退趋势不可避免。农业作为民生和立国之本，需要建立并完善在常规时期和非常规时期均能平稳有序运行的农业产业链，形成通畅的国内大循环，以此为基础促进国内国际双循环。

农业农村部印发的《数字农业农村发展规划(2019—2025年)》要求加快推进农业管理服务智能化，健全重要农产品全产业链监测和预警体系，加强农产品信息新技术的基础研发与前沿布局。[1]区块链作为一种基于非对称加密算法和共识机制的分布式数据库，其点对点的组网方式、去中心化特性与农业产业链多主体协作模式匹配度高，能有效推动产业链内部的紧密连接和外部有效协同；时间戳技术和不可篡改特性使任何数据的修改、检验、传递都需要各节点共同认证，在一定范围内保证信息的安全透明和共享，非常适用于农产品跨国界跨地区追溯、监测和预警；智能合约技术实现合约内容自动履行，为“利益共享、风险共担、诚信共建”的多层次利益联结模式奠定技术基础。将区块链运用于农业产业链中，针对链条中循环不畅和供需脱节问题，打通生产、分配、流通、消费各环节中的断点、堵点以及薄弱点，解决“卡脖子”问题，实现多主体间的共识、共治、共享；有针对性地实现跨区域各环节的全方位追溯和监测，从源头开始保障农产品的质量安全，提升消费者对农产品的信任度。据此打破资源、地域、时滞等限制，畅通产业链内外循环，推动区域内有效协作和跨区域协调发展。

二、文献综述

(一)农业产业链的定义、发展过程、组织模式及主导方

相关学者对农业产业链的研究着重于定义、内涵和模式等方面。张晖等[2]提出产业链的本质是一种产业链各环节主体的组织模式。成德宁等[3]认为农业产业链是农业生产分工与协作的载体，高质量的农业产业链可以提升农业生产和农产品交易效率，增加农业的比较优势，使农民更多地分享产业链中的增值收益。

对我国农业产业链的发展过程和组织模式，黄祖辉[4]认为农业产业链作为一个系统，其主体既包括龙头企业、农民专业合作社、家庭农场等新型农业经营主体，也包括小农户、小作坊等传统农业经营主体，并认为多主体联合机制是发展方向。廖祖君等[5]认为中国农业产业链和组织体系沿着小农户、农业公司、“公司+农户”“公司+中介组织+农户”“公司+合作社+农户”等路径不断创新和改进。曹丹丘等[6]指出我国农业组织化划分为三个阶段：以“企业+农户”“合作社+农户”为代表的农业产业组织化的探索阶段、以“农户+合作经济组织+企业”为代表的农业产业组织化的发展阶段、以高级阶段的农业组织如农业协会出现为代表的农业产业组织化的稳定阶段。

从已有研究来看，多数学者对农业产业链的组织模式和发展过程已经达成基本共识，但在以谁作为引领主导方上存在一定分歧。郭晓鸣等[7]认为农民专业合作社既可以代表广大社员农民的利益，又兼具公司制度的优点，最适合成为农业产业组织的核心；孙正东[8]、刘景景[9]、窦祥铭[10]、章印[11]认为龙头企业相对于其他农业主体，在农业产业链中处于优势支配地位，是联合机制主导方的首选。

(二)区块链技术在农业产业链中的应用情况

区块链作为一种新型网络底层技术，在全球范围内已经获得了信任与认可。[12]付豪等[13]提出区块链、物联网等新一代信息技术将影响和改变农业生产中的生产力和生产关系，区块链与农业产业链的结合将打破信息约束与认知约束，创新农业产业链治理，形成新的有效制度供给。刘如意等[14]认为区块链的信息共享和安全可追溯、智能合约等技术优势可用来解决农产品流通中的需求痛点，并用其构建了农产品流通生态系统。倪冰莉[15]认为互联网等新技术的加入，增加信息流通渠道的同时保留收益高的环节，减少冗余环节，自然优化了产业链的收益分配机制。更多学者认为“区块链+农业产业链”的应用场景集中在农产品溯源，如陶启等[16]利用区块链技术构建了从农田到餐桌的大米全产业链的多角色、多环节和多要素的智能管理系统；张利等[17]提出利用区块链去中心化的特性解决农产品溯源体系中存在的数据孤岛问题；张延华等[18]基于以太坊环境融合无线传感器网络、智能前端App等技术，设计实现了一个区块链农产品溯源系统。

本文将区块链技术引入农业产业链中，借助区块链的去中心化、点对点传输特性，有效解决“以谁为中心”的根本矛盾；利用区块链的智能合约技术在无中心的情况下自动履行合约内容，管控“机会主义”“搭便车”等投机风险，确保产业链上各主体各环节责任和权利对应，促进利益分配的公平公正；采用区块链的时间戳技术和可追溯特性，制定国内国际统一的溯源码和溯源标准，实现农产品的全流程记录和追溯，推动产业链内循环与外循环相互促进。

三、区块链技术与农业产业链的耦合

网络是一个跨学科的概念，在自然科学中是通信线路与设备通过网络协议连接的互联网。在经济学和管理学中，网络是一种组织存在的机构形态，是并行于市场和科层的一种资源配置模式。农业产业链是一个由农户、家庭农场、种养大户、农民专业合作社、龙头企业等主体组成的网络组织，由育种、种(养)殖、采摘(屠宰)、加工、包装、物流、销售等环环相扣形成。区块链是去中心化的新一代网络底层协议，据此建立分布式系统，是高质量信任机制的关键。区块链与农业产业链分别表示了技术方与组织方，两者在属性和结构上具备耦合性，将区块链技术应用于农业产业链具有较高的可行性和必要性。区块链的对等网络、共识机制、加密技术等要素，确保了信息的真实、可靠与对称，网络的安全、可信与对等，数据挖掘的有效、公开与共识。

农业产业链链条长且地域跨度大，信息不对称的“牛鞭效应”使供需脱节现象严重。如何打通内外各环节间的断点、堵点以及薄弱点？产业链内外各主体间客观存在地位相差悬殊等内部原因，也存在农产品供需变化快、价格波动大等外部因素，导致各利益相关方之间矛盾冲突频发。如何构建公平高效的利益联结机制？如何借助农产品的全流程记录和溯源系统应对新冠疫情期间集中爆发的农产品质量安全危机？区块链表面上是技术性问题，但究其本质是信任问题。

区块链点对点的组网方式及去中心化特性适用于跨区域和区域内农业产业链中的多主体协作模式，去除单一中心治理，使各主体地位平等，相互监督和制衡，进而实现紧密连接。时间戳技术和不可篡改特性，使各主体的操作都被按时间节点记录，任何数据信息的修改、检验、传递都需要各节点共同认证，保证数据的安全透明和共享，实现全流程追溯的信任共享机制。智能合约即应用可变换的编程系统在各主体间建立合约，明确判定生效的条件和相应的权利义务关系，实现在无监督的情况下自动有序地履行合约内容，杜绝交易过程中的不完全契约、机会主义、市场失灵等现象，使产业链下游弱势主体可以共同参与分享产业链上游环节的高额利润，通过主体间的利益联结机制实现深度融合。

区块链技术改变了农业产业链的传统组织模式，解决了产业链中“谁主导、谁制衡、谁监督”的问题，以公平高效的利益联结机制为基础，建立多主体协作模式打造畅通的产业链内循环，以可验证可溯源的信任共享机制为核心建立产业链外循环，据此实现农产品在各环节各主体间顺畅流转，内循环与外循环相互促进。

图1 区块链技术在农业产业链中的应用

四、区块链技术构建内外联动农业产业链双循环

(一)建立紧密连接、深度融合的农业产业链内循环

区块链的本质是构建产业链内外各主体间高质量的信任机制，其中产业链内循环是外循环的基础和保障。内循环包括农户、家庭农场、种养大户、农民专业合作社、龙头企业等主体，由农产品生产、加工、运输、销售等环节衔接而成。随着农业生产效率的提高和分工体系的完善，链上的主体日益增多，利益取向日趋多元，采用点对点组网技术建立分布式信任体系，能有效打破产业链内部层级结构，建立专业化分工体系，打通从农业生产向二、三产业环节的连接路径，提升产业链的组织化程度。通过智能合约技术为基础的多元化、复合式的利益联结机制，及时协调各主体的深层次利益诉求，实现产业链内部深度融合。

1.多主体协作模式实现紧密连接。去中心化结构取决于分布式信任系统的建立，传统的产业链内部通常由单一中心治理和运营，单一中心掌握全部数据和信息，可以在法律允许的情况下随时修改运行规则，拥有特权和绝对的话语权；而其他参加者往往只能被动地选择接受或者退出。如果链上成员分布分散，没有信任基础，也不愿意将决策权话语权交给一个中心成员，那么解决之道必然是所有成员共同治理、相互监督和制衡。[19]区块链对等网络中节点地位平等，治理权、决策权、话语权并不集中于一个中心，而是交给所有成员。某个成员的操作如果得到大多数(超过50%)成员的认可，才能成为临时领导者。但临时领导者并不具备特权和强制执行力，这也倒逼领导者必须遵守规则，接受监督，赢得其他成员的认可，从而维持领导者的地位，使多边共治成为必然趋势。

依据去中心化原则，各主体之间平等地进行信息交换和共享，拥有同等的权利和义务，产业链也从传统的单一中心向外，按层级传递的模式逐渐向多中心、无层级的组织模式转型，地位平等的多主体协作模式使主体间的紧密连接成为占优选择。与此同时，中心组织的缺失打破了长期以来交易数据只能由中心控制组织管理的传统，各主体可以自主获得交易的记录和证据，凭借有效凭证自主管理交易信息；广播式的传输机制使数据存储时需要多成员共同参与和认证，并且交互完成备份，确保数据的可靠和共享。

2.“利益共享、风险共担、诚信共建”的利益联结机制确保深度融合。随着农业生产效率的提高和分工体系的完善，产业链内各主体作为理性经济人，都以实现自身利益最大化为最终目的。从组织结构看，各主体地位相差悬殊且互为利益相关方，传统体制下龙头企业直接与市场对接，并借助其在资金和技术上的优势，在产业链中往往处于优势和支配地位。其他主体在与龙头企业协作过程中存在不完全契约的情况，逐步丧失话语权和议价能力。从上下游关系看，家庭农场、小农户等产业链上游主体与农民专业合作社、龙头企业等下游主体相比，处于相对弱势地位，很难分享到除生产外的其他利益。智能合约可以实现合约内容在无机构监督下的有序履行，将合作基础由传统契约转变为智能合约，实现有效的约束和激励，同时平衡风险和收益。

利益共享：由于农业生产的连续性、周期性、季节性等特点，决定了农产品投入和产出不能同步。农户、家庭农场等上游主体风险和收益不成比例，尤其是最为基础的生产环节，承担了初级农产品的产出过程，但所获收益占产品最终价格的比重很小。初级农产品经过加工后的流通价格往往大幅提升，其中利润大部分被加工、销售等二、三产业环节获取。通过建立以智能合约为基础的，如保底收购、股份分红、利润返还、服务带动等利益共享机制，可以使农户、家庭农场等主体从农业生产的单一环节拓展至内部循环和外部链条。

风险共担：建立与利益共享相对应的风险共担模式，可以确保各方权利和义务的对等统一，减少机会主义的产生动机，促进利益共同体的形成。如各经营主体通过智能合约技术参保种植业自然风险和养殖业疫病风险等政策性或商业性的农业保险，主导方(如龙头企业、农民专业合作社)依据智能合约条款从每年获取的经营利润中计提一定比例作为风险基金，以供发生自然灾害等不确定因素造成减产甚至绝收情况时，按比例进行补偿及组织再生产使用。

诚信共建：诚信记录是农业经营主体申请金融机构贷款、获得政府政策支持和与其他组织建立合作的重要参考。通过动态监测某时间段内的各主体资质认证、固定资产规模、应收账款及贷款等记录信息，使用智能合约根据信用评级标准进行比对，生成该时间节点的信用等级，将信用等级按时间排序形成数字身份区块。通过诚信记录保存各主体的经营行为，根据信用评级生成数字区块可以有效减少违约行为和机会主义发生。

3.共识算法保障信息完整一致。由于区块链网络使用点对点信息传输方式，在较高的网络延迟下，每个节点所观察到其他节点的时间顺序不完全相同，导致数据不一致。分布式共识算法可以帮助各节点识别信息交易的先后顺序，在点对点分布网络节点间达成一致。在多主体协作模式中，所有主体必须对行动和事件达成共识，协作才能顺利进行，共识算法可以解决只有一本总账且各主体都有相同记账权利情况下的数据一致性问题。

(二)信任共享助力农业产业链国内国际双循环相互促进

新冠肺炎疫情肆虐全球之际，国内外环境变化错综复杂，已发生多起农产品携带病毒并传播至人的公共卫生安全事件，消费者对境外农产品信任骤降，造成巨大的损失和浪费。境内外农产品的全流程溯源体系是解决农产品质量安全问题、提升消费者信任度的最佳手段和方法，其中包括农产品溯源内部联盟链和外部联盟链，其中内部联盟链是内循环是基础，外部联盟链是外循环是延伸，内循环和外循环是统一体。

1.农产品溯源内部联盟链。由于现有的溯源系统由中心机构管理，中心机构对信息发布不及时、选择性地公开、屏蔽或篡改信息等行为导致信息失真和不对称，以及各主体间信息传递的可靠性难以保证，使溯源系统没有发挥应有的功能和效果，农产品质量安全现状依然严峻。农产品溯源的本质是信任共享，但这种信任并不是天生具有的，而是由区块链制度设计所赋予的。联盟链通过准入机制，只针对特定群体的成员和有限可信的第三方开放。一个组织可以将其部分业务、部分数据通过区块链写入联盟链，让所有相关利益主体共享关键信息并进行监督，确保信息的安全透明，真正赋予用户一定的知情权、选择权、决策权、话语权。

2.农产品外部溯源链。由于各地农产品各具比较优势，农产品的进出口体量大频率高，但缺乏与之配套的农产品跨境溯源系统。当前的溯源系统仅存在于一国之内，消费者想要对进出口农产品进行追溯，必须要借助生产国相应的溯源系统。由于国家间不同的技术和数据标准、语言、系统开放权限等诸多因素，目前跨境农产品的全流程追溯几乎不可能实现，国与国之间统一的溯源码和溯源体系建设迫在眉睫。建设基于区块链技术的统一溯源体系，将分散在世界各地的生产、流通加工、检验检疫、物流运输等信息加入地理和时间维度写入区块链系统，使农产品全流程全方位追溯信息形成农产品外部溯源链。信任共享消除消费者选购农产品的疑惑和顾虑，提高农产品的最终实现价值。

(三)案例分析

“善粮味道”——区块链环境下的种植农产品产业链体系(1)案例来源：http://www.agrichains.cn/“善粮味道”官方网站、http://chinabdh.com北大荒集团官方网站。“善粮味道”依托北大荒农垦集团构建全球首个区块链数字共享农场，该共享农场使用“物联网+区块链+大数据”全链条服务，形成“交易平台+生产基地+农户”的农业产业链体系，建立农产品交易的信任环境，致力于用区块链技术建立一个资源共享、去中心化、利益按劳分配的自治社区。

1.生产环节。使用区块链、物联网、云计算等新一代信息技术，实现产业链1 639个业务节点的标准化、规模化、机械化农业生产，为产业链上的其他环节(如加工、物流等)提供智能化硬件和软件，生产加工信息采集、传输、处理自动上传至“善粮味道”区块链网络平台，降低了人为操作，极大提升了数据的准确性和可信度，在实现消费者农产品溯源的同时，也为信任体系的建立提供了数据基础。“善粮味道”将位于产业链不同位置的生产经营主体通过相同品牌聚合在一起，建立专业化分工体系，形成品牌效应和规模效应，大幅提升农产品的附加价值，同时解决了农产品生产、加工、流通等环节存在的信息不对称问题。

2.流通和销售环节。“善粮味道”推出基于区块链环境发行的数字种植订单——“善粮区块链粮票”，该粮票主要面向两个渠道销售：品牌粮“谷交所”和电商平台。由于区块链非常适合于数字资产的流通，将粮票作为交割的唯一凭证，与实粮做了绝对的锚定。粮票一旦销售，消费者可在平台上获得相应的溯源信息，基于区块链的智能合约同时自动分配收益到整个生产加工流通的每个环节和主体，使生产等产业链上游主体也能享受高额的农产品附加价值，调动各环节主体的生产积极性。区块链系统自动执行合约，合约参与者单方面无权撤销或阻止合约执行，有效解决了契约信用问题。

区块链借助全方位的农产品生产记录和各环节操作记录，实现农产品全流程溯源，改变了农业产业链的传统组织模式，通过多主体协作奠定了产业链的信任基础；凭借智能合约技术建立公平高效的利益分配机制，打造深度融合的共同体，重构利益格局。

五、研究结论与不足

数字技术与农业的深度融合为农业产业链的发展提供了新方向。本文在分析区块链与农业产业链耦合性的基础上，针对农业产业链循环不畅、“卡脖子”现象突出、结构转换复杂等问题，借助区块链技术的分布式存储结构、安全防篡改、信息公开透明、可追溯可验证、智能合约等优势，打破资源主体、产业和区域间的分割，以“利益共享、风险共担、诚信共建”的利益联结机制为基础，建立多主体协作模式打造产业链内循环；以可验证可溯源的信任共享机制为核心构建农产品全流程溯源体系，实现产业链内循环与外循环相互促进、联动发展。

目前，区块链技术在组织架构和模式中的应用尚处于探索阶段，中心化节点的产业链组织模式依然是主流，在实际应用过程中不能简单地以区块链系统取而代之。区块链作为未来产业链、供应链的底层支持技术，如何与现有的中心化组织结构融合发展，从成本效益比角度设定合理的应用范围，最大程度地发挥其效用，这些问题都需要进一步的深入研究和思考。