区块链技术在农业食品供应链追溯中的应用框架：概念验证研究

作者及机构
本研究由Priyanka Vern、Anupama Panghal、Rahul S. Mor（印度国家食品技术创业与管理研究所，NIFTEM-K）、Vikas Kumar（英国伯明翰城市大学）、Sandeep Jagtap（瑞典隆德大学及英国克兰菲尔德大学）合作完成，发表于*Operations Management Research*期刊（2025年，第18卷，第554-573页），DOI: 10.1007/s12063-024-00529-6。

学术背景
农业食品供应链（Agri-Food Supply Chain, AFSC）因季节性、易腐性、全球化及消费者需求变化等特性面临碎片化、食品安全等风险。传统追溯系统（Food Traceability Systems, FTS）存在数据不透明、中心化垄断等问题。区块链技术（Blockchain Technology, BCT）以其去中心化、不可篡改和智能合约等特性，为AFSC提供了新型追溯解决方案。本研究旨在：
1. 开发一个基于区块链的追溯框架概念验证（Proof-of-Concept, PoC），以印度蜂蜜和芫荽粉供应链为案例；
2. 分析该框架的成本构成及实施挑战，为农业食品企业提供实践指导。

研究流程与方法
1. 需求分析与合作伙伴选择
- 合作机构：与印度非营利组织Himmotthan Society和技术提供商Cropin合作，选择蜂蜜和芫荽粉供应链为研究对象。
- 数据收集工具：采用SmartFarm（农户数据采集）和SmartWare（供应链可视化）两款数字化应用，记录农田地理标签、种植周期、加工批次等数据。

1. 区块链平台开发

   • 技术架构：基于Cosmos网络（采用权益证明共识机制，Proof-of-Stake, PoS），设计五层架构（硬件、数据、网络、共识、应用层）。
     
   • 智能合约：为每批产品分配唯一标识符（Unique ID），数据通过API上传至区块链服务器，确保不可篡改。
     
   • 安全性：采用Secp256kq加密算法和SSH密钥管理，限制权限访问。
     

2. 追溯功能实现

   • QR码生成：消费者扫描产品包装上的QR码可查看全程追溯信息（如农户信息、加工日期、运输记录）。
     
   • 系统测试：在印度北阿坎德邦中央喜马拉雅地区的小农户群体中试点，覆盖Trishulii和Pahadi两家生产者公司。
     

3. 成本与挑战分析

   • 开发成本：硬件（打印机、移动设备约13万卢比）、软件许可（按规模订阅）、人员培训（按人天计费）。
     
   • 运营成本：年度维护费用包含在许可费中，每公斤产品追溯成本约0.20卢比。
     
   • 实施挑战：数据格式标准化困难、小农户地理标签定位复杂、技术提供商与企业的协调障碍。
     

主要结果
1. 追溯框架有效性
- PoC成功实现从农田到消费者的全链条数据透明化，蜂蜜和芫荽粉的QR码可显示生产日期、加工厂、运输路线等关键信息（见图9、10）。
- 通过智能合约自动验证数据真实性，减少人为错误。

1. 成本效益

   • 初期硬件投入较高，但长期运营成本可控；PoS机制比传统工作量证明（Proof-of-Work, PoW）节能90%以上。
     

2. 利益相关者反馈

   • 农户：数字化培训提升数据录入效率；
     
   • 企业：增强品牌可信度，满足消费者对食品安全的知情需求；
     
   • 技术瓶颈：数据修改困难（区块链不可逆性）需前期严格校验。
     

结论与价值
1. 科学价值
- 填补了区块链在印度AFSC实证研究的空白，验证了PoS机制在农业追溯中的可行性。
- 提出“数据库+区块链”双存储结构，优化链上数据负载（引用Yang et al., 2021）。

1. 应用价值
   
   • 为中小企业提供分步实施指南，包括成本框架（表1、2）和技术选型建议（如Cosmos平台）。
     
   • 推动政策制定者关注区块链在公共食品分配系统（如印度PDS）中的防泄漏潜力。
     

研究亮点
1. 创新性方法：首次将Cosmos区块链应用于印度特色农产品（蜂蜜与芫荽粉），设计定制化智能合约。
2. 跨学科整合：结合供应链管理、信息技术与农业经济学，提出“数字孪生+区块链”的未来研究方向。
3. 实践导向：通过真实案例揭示实施障碍（如数据碎片化），为后续大规模部署提供预警。

局限与展望
- 当前PoC数据规模较小，需进一步测试高并发交易性能；
- 建议未来研究探索区块链与物联网（IoT）设备的深度集成，如传感器实时监控温湿度。

（注：全文约2000字，严格遵循学术报告格式，术语中英文对照，并省略类型判断提示。）