绿色农业供应链协同创新的微分对策研究

孙健慧,张 楠

绿色农业供应链协同创新的微分对策研究

孙健慧,张 楠

天津商业大学 会计学院, 天津 300134

推动农业绿色转型是实现碳中和目标的重要举措。本文通过引入农产品绿色度对供应链收益的影响，运用微分对策模型研究了由农业公司和农户组成的绿色农业供应链的协同创新问题。分析了Nash非合作博弈、Stackelberg主从博弈和协同合作博弈不同状况下各方的均衡策略。结果表明，相较于Nash非合作博弈，Stackelberg主从博弈下，能够显著改善农户的绿色创新努力程度、双方的收益水平，以及供应链的农产品绿色度；协同合作博弈下，双方的专业分工和绿色创新努力程度、供应链的农产品绿色度及整体收益均达到最高。研究结论为绿色农业供应链协同创新提供了理论指导。

绿色农业; 供应链; 协同创新

我国已经将碳中和纳入国家“十四五”整体规划，正加快构建“1+N”政策体系。实现碳中和目标，绿色技术是关键支撑，绿色创新是核心动力。我国绿色创新起步较晚，虽发展迅猛，但仍然存在创新成果相对落后、创新过程风险较高、缺乏有效协调引导等关键问题，又由于绿色创新的多样性和不确定性，仅依靠单个创新主体，已无法满足现实需要，供应链协同绿色创新成为推动绿色技术快速发展、保障创新活动可行有效、协调成员绿色创新投入的关键路径。而农业作为我国国民经济的基础产业，是温室气体排放的重要来源，且在现代化农业的发展过程中，农药化肥的广泛使用、农田的过度开垦、各种添加剂的滥用等，使得农业成为一种高碳产业。而随着碳中和目标的提出、生态环境的恶化，以及消费者对于绿色农产品认可度的不断提升，推进农业绿色低碳发展迫在眉睫。因而，从农业供应链主体协同绿色创新的角度进行研究，具有重要的理论和现实意义。

近年来，关于供应链协同创新方面的文献较为丰富。Shete PC等[1]运用层次分析法探讨了影响供应链协同创新的关键因素；解雪梅和陈佳玲[2]利用元分析方法，探讨了供应链协同创新与企业绩效间的作用机理，并进一步研究了两者之间的调节变量。而博弈论作为处理冲突和合作问题的分析工具，也已经被运用于供应链协同创新的研究中，曹细玉和吴晓志[3]考虑了由制造商和零售商构成的双渠道供应链博弈模型，分析了双方碳减排技术创新的均衡策略；周莉莉和徐琪[4]考察了集中和分散两种博弈模型下服装供应链上下游企业创新设计的效率与协调问题；Aydin A等[5]讨论了市场需求对二级供应链企业协同创新的影响，并探讨了上下游企业间的定价策略；南江霞等[6]通过构建非合作—合作两型博弈模型考察了云服务供应链成员间的技术创新问题，并给出了相应的收益分配机制。学者们针对绿色技术创新问题也进行了一定的探讨，如Costantini V等[7]通过对欧洲工业的实证研究，结果表明供应链绿色创新有助于提升企业环境绩效、减轻企业环保压力；关志民等[8]考察了由风险规避型制造商和供应商构成的二级供应链绿色创新投入的优化协调问题；王问苈等[9]基于核密度模型，聚焦成渝地区，考察了其绿色创新效率的变化趋势与作用路径；李林等[10]则从消费者绿色偏好和参考价格效应视角出发，探讨了其对企业绿色技术创新活动的影响；杨艳军和刘梦溪[11]研究了我国制造业绿色技术创新对其融资约束的调节作用。

综上所述，现有关于供应链协同创新的研究成果较为丰富，但大多是基于制造商、供应商、零售商这一链条，鲜有聚焦到农业层面。而对于绿色技术创新问题的研究较为零散，且多从宏观角度出发，量化分析较少，仅有的一些也多是静态博弈分析，未考虑供应链成员连续时间内的博弈情况，也未考虑绿色创新是一个长期动态过程。因而，本文基于动态视角利用微分对策模型研究绿色农业供应链协同创新问题，具有一定的学术价值和现实意义。

1 问题描述与模型假设

1.1 问题描述

本文仅研究由农业公司和农户构成的绿色农业供应链，其中，农户主要负责农产品的生产，并将生产的所有农产品提供给农业公司，而农业公司主要负责农产品的深加工和销售，在供应链中占据绝对的主导地位。一方面，农业公司和农户有各自的专业分工，通过专业分工实现供应链的有序流转；另一方面，农业公司通过低碳农业技术研发与推广、农户通过低碳农业生产方式引用等措施进行绿色创新，以努力减少农产品生产、加工、销售过程中的碳排放，树立绿色、低碳、健康、环保的品牌形象，促进最终农产品的销售表现，从而获得明显的环境效益和经济效益。鉴于此，本文将农业供应链中的碳排放及其对环境的影响程度定义为“农产品绿色度”，农业公司和农户的绿色创新行为会提高农产品绿色度，进而提高供应链整体收益水平。在考虑农产品绿色度对供应链收益影响的基础上，本文研究由单一农业公司和单一农户构成的绿色农业供应链的协同创新问题。

1.2 模型假设

考虑连续时间Î[0,+∞)内，农业公司（）和农户（）分别在专业分工（）和绿色创新（）上付出的努力成本与各自的努力程度呈正相关关系，鉴于努力成本的凸性特征，假设时刻农户和农业公司的专业分工成本函数和绿色创新成本函数为：

假设绿色农业供应链的总收益按比例在各主体间进行分配，其中农业公司获得Î(0,1)比例，则农户获得1-Î(0,1)比例，且均以自身收益最大化作为目标。同时，假设折现率均相同，涉及的所有参数均与时间无关（为简化书写，下文均省略）。

2 模型构建与求解

2.1 Nash非合作博弈

进而将式(2)分别代入各HJB方程并化简，可得：

2.2 Stacklberg主从博弈

采用逆向归纳法求解该情形下的均衡解，首先考虑农户的最优控制问题；理性的制造商为实现自己的收益目标函数，会预测农户的策略，并据此来决策，因而继续求解农业公司的最优控制问题。与之前求解过程类似，可以得到该情形下的均衡解为：

2.3 协同合作博弈

3 比较分析

3.1 均衡策略比较分析

当Nash非合作过渡到Stacklberg主从博弈时，双方的专业分工努力程度和农业公司的绿色创新努力程度保持不变，而农户因为获得了农业公司的绿色创新补贴，其在绿色创新上付出的努力更多，且提高程度与农业公司的补贴力度密切相关。当进行协同合作博弈时，无论是在专业分工方面、还是绿色创新方面，双方的努力程度均达到最高。

3.2 农产品绿色度比较分析

3.3 最优收益比较分析

当Nash非合作过渡到Stacklberg主从博弈时，农业公司、农户和供应链的收益均有所增加，是帕累托有效的；当进行协同合作博弈时，对于供应链整体收益而言，是优于前两种情形，只要对于新增收益部分的分配是合理可行的，协同合作博弈就是帕累托最优的。

4 结论

推动农业绿色转型对于保障国家食品安全、实现碳中和目标有非常重要的意义。因而，本文引入农产品绿色度对供应链收益水平的影响，研究了由农业公司和农户构成的绿色农业供应链中的协同创新问题。结果表明：农业公司的绿色创新成本补贴可作为调节机制，激励农户为绿色创新付出更多的努力，从而进一步提高双方的收益水平，是帕累托有效的；在协同合作博弈下，双方无论是专业分工努力程度还是绿色技术创新努力程度均远高于其他两种情形，且从农产品绿色度和供应链整体收益的角度出发，协同合作最优、Stackelberg主从次之、Nash非合作最差，说明只要协同合作博弈情形下各成员的收益分配方案合理可行，就能够达到整条绿色农业供应链管理的帕累托最优。目前，碳中和正成为一个不可逆转的全球大趋势，农业公司作为绿色农业供应链中的核心企业，更应该顺应形势，通过主动分担农户的绿色创新成本，达到引导的作用，使农产品更加绿色，各自还能够获得更多的收益。而当双方结成坚固的战略联盟，将绿色创新内化于心、外化于行，不仅能够明显提升农产品的绿色度，还能促进供应链整体收益的显著增加，实现双赢。

[1] Shete PC, Ansari ZN, Kant R. A Pythagorean fuzzy AHP approach and its application to evaluate the enablers of sustainable supply chain innovation [J]. Sustainable Production and Consumption, 2020,23(7):77-93

[2] 解学梅,陈佳玲.供应链多维协同创新与企业绩效：一项元分析的检验[J].管理工程学报,2022,36(2):20-36

[3] 曹细玉,吴晓志.碳税政策下的双渠道供应链碳减排技术创新协作策略[J].华中师范大学学报(自然科学 版),2020,54(5):898-909

[4] 周莉莉,徐琪.基于时尚度视角的服装原始设计制造供应链创新设计与定价决策[J].东华大学学报(自然科学 版),2020,46(6):975-984,1013

[5] Aydin A, Parker RP. Innovation and technology diffusion in competitive supply chains [J]. European Journal of Operational Research, 2018,265(3):1102-1114

[6] 南江霞,张莉,张茂军,等.云服务供应链多人合作与技术创新决策的两型博弈模型[J].系统工程理论与实践, 2021,41(7):1771-1783

[7] Costantini V, Crespi F, Marin G,. Eco-innovation, sustainable supply chains and environmental performance in European industries [J]. Journal of Cleaner Production, 2017,155(2):141-154

[8] 关志民,曲优,赵莹.考虑决策者失望规避的供应链协同绿色创新动态优化与协调研究[J].运筹与管理,2020, 29(5):96-107

[9] 王问苈,时培豪,黄庆华.成渝地区双城经济圈绿色创新效率、演变趋势与影响因素研究[J].西南大学学报(自然科学 版),2022,44(3):172-182

[10] 李林,雷雅琳,何建洪.消费者绿色偏好、参考价格效应与供应链绿色创新[J].工业工程,2021,24(4):20-26

[11] 杨艳军,刘梦溪.绿色技术创新、产业集聚与企业融资约束——基于中国制造业上市公司的实证分析[J].湖南师范 大学自然科学学报,2022,45(3):58-66

Research on Differential Game of Collaborative Innovation in Green Agricultural Supply Chain

SUN Jian-hui, ZHANG Nan

300134,

Promoting the green transformation of agriculture is an important measure to achieve the goal of carbon neutrality. By introducing the influence of agricultural products’ green degree on the benefit of the supply chain, this paper used the differential game model to study the collaborative innovation of green agricultural supply chain composed of an agricultural company and a farmer. The equilibrium strategies in three different situations of Nash non-cooperative game, Stackelberg leader-follower game and cooperative game are analyzed. The results show that, compared with the Nash non-cooperative game, in the Stackelberg leader-follower game, the green innovation efforts of the farmer, the benefits of both parties, and the agricultural products’ green degree of the supply chain can be significantly improved. In the collaborative game, the specialization and green innovation efforts of both parties, as well as the agricultural products’ green degree and overall benefit of the supply chain all reach the highest level.The research results provide theoretical guidance for collaborative innovation of the green agricultural supply chain.

Green agriculture; supply chain; collaborative innovation

F323.3/X322

A

1000-2324(2022)06-0935-06

2022-07-28

2022-09-16

天津市哲学社会科学规划资助项目(TJGLQN17-012)

孙健慧(1989-),女,博士,副教授,主要从事绿色创新研究. E-mail:sunjianhui@tjcu.edu.cn

10.3969/j.issn.1000-2324.2022.06.020