伴随着我国农业种植结构的不断调整,饲料产业的发展也逐渐加快,但饲草产品在生产、经营和使用等环节存在着严重的质量安全问题。苜蓿作为饲料的原材料之一,是一种优质饲料草,被誉为饲料作物中的“饲料草之王”。在苜蓿产品的种植、收割、青贮、加工、运输、销售和查询的过程中,任何环节出现问题,想真正的追踪溯源都是非常困难的,而区块链技术的出现为苜蓿产品的追踪溯源开辟了新道路。区块链技术的分布式存储、共识机制、加密算法等对苜蓿产品整个供应链中的数据能够进行追踪溯源。基于此,本文设计和实现一个基于区块链的苜蓿质量安全溯源管理系统。本文以河北省沧州苜蓿为例,对苜蓿产品在种植、收割、青贮、加工、运输、销售和查询过程中存在的质量安全溯源问题进行研究,主要工作如下:1.基于区块链的苜蓿质量安全溯源管理系统总体设计。本文采用区块链技术与物联网技术相结合的方式以实现苜蓿质量安全溯源。针对传统溯源系统中的数据集中化存储、易被篡改、不透明等问题,采用区块链技术将采集的数据输入区块链系统进行处理、存储和查询。针对传统溯源系统中数据信息的采集依靠人工的方式,存在误差大、时效性差、覆盖面窄等问题,运用物联网技术,在种植地块、加工设备和运输设备等位置安装物联网传感器,自动采集各个节点数据。通过对系统进行需求分析,设计基于区块链和物联网的苜蓿质量安全溯源管理系统框架（BITS）,并对系统流程、数据存储、数据恢复、系统功能和数据库进行了详细设计。2.基于PBFT的低时延SHBFT共识方案。针对PBFT算法存在数据吞吐量低、共识时延长、节点通信次数低等问题,提出了一种适用于联盟链的基于PBFT的低时延SHBFT共识方案。针对PBFT无法动态加入节点、多节点一致性效率低、主节点选择等问题,设计了一个层次结构的优化算法,以提高可扩展性和一致性效率。实验结果表明,与PBFT和RAFT相比,SHBFT在支持更多节点的同时提高了数据吞吐量,有效地减少了一致性延迟和节点间的通信次数。3.基于区块链的苜蓿质量安全溯源管理系统实现。搭建开发环境,分别对Fabric网络环境、智能合约、SHBFT共识机制进行部署。对系统的用户信息注册、用户信息审核、数据信息上传和数据信息查询模块进行展示和功能测试,实现了苜蓿产品的质量安全溯源,获得其产地环境、种植过程、青贮加工以及物流等详细信息,使苜蓿产品从田间种植到养殖场的全部信息展现在用户眼前,保障了苜蓿产品数据的安全性和真实性。