农户公平关切与平台CSR的低碳农业供应链决策

张成堂, 王余灿, 孙雪峰, 冯梦金

(安徽农业大学 a. 理学院, b. 经济管理学院, 安徽 合肥 230036)

近年来,我国农业现代化发展进程渐缓,阻碍其快速发展的原因之一就是农业高碳生产问题突出,并且我国农业碳排放总量约占全球碳排放的12.5%[1]。随着我国碳中和与碳达峰(简称“双碳”)目标的提出,低碳减排行动迫在眉睫,农业进行低碳生产不仅有利于我国农业现代化的发展,还和我国提倡的低碳目标相一致;2021年六部委印发《“十四五”全国农业绿色发展规划》通知中,明确提出要打造绿色低碳农业产业链,促进农业高质量发展。因此在“双碳”背景下,探究低碳农业供应链的发展具有重要的理论和现实意义。

目前,学术界对于环境保护意识(低碳偏好)和溯源偏好的研究较多,如Gill[2]从制造商为主导者的角度探究低碳偏好对低碳市场需求和价格的影响。Du等[3]的研究表明,随着低碳偏好程度的加深,不仅能促进供应链主体进行低碳,还能提高各主体利润。王晶等[4]在绿色供应链中探究绿色敏感系数对供应链利润的影响,同时探究控制历史价格对照时间是否能实现供应链系统稳定。曹裕等[5]考虑消费者具有高溯源、低溯源以及中性溯源的不同市场需求,而企业是否针对不同溯源需求的消费者进行溯源信息掺假,研究此时政府监管的强弱对企业利润的影响。Zhu等[6]的研究表明,具有较高追溯意识的消费者愿意为可追溯食品支付额外的费用,以保证食品全程溯源,降低安全风险。上述学者都是从单一角度考虑低碳偏好和溯源偏好对供应链的影响,较少学者将低碳和溯源同时刻画进需求函数,探究2种偏好对供应链决策的影响。

公平关切行为简单来说就是在供应链的经营中,主导者不仅关注自身的收益还关心追随者的收益情况[7]。如石松等[8]研究在分散、集中和协调3种决策模式下,制造商公平关切对碳排放水平和利润以及需求的影响。Zhang等[9]构建以制造商为主导者的2级供应链中,探究零售商的公平关切对供应链定价和环境治理的影响,研究表明零售商的公平关切只会影响产品的环境质量和零售的利润情况。张玲红等[10]在零售商公平中性和关注公平关切时是否对制造商的减排成本进行分担的4种模式下,探究公平关切系数对低碳减排水平和广告努力以及各主体利润的影响。上述学者一般从以制造商为主导者的角度探究公平关切系数对供应链决策影响,但现实情况中供应链的运营情况很复杂,还需要从零售商主导的角度探究公平关切对供应链利润、溯源努力和碳排放量的影响。

在现实生活中,企业在获得利润的同时,还积极承担相应的企业社会责任(corporate social responsibility,CSR),以此来重塑企业的形象,提高企业竞争力和市场认可度。企业实施CSR不仅有捐款、参与公益项目等,考虑消费者剩余也是企业积极承担CSR的途径[11]。范建昌等[12]在2级供应链博弈模型中发现,承担CSR能够提升产品的质量并且扩大需求。姚锋敏等[13]设计制造商和零售单纯实施CSR以及共同实施CSR 3种博弈模型,探究不同模式下CSR对供应链利润的影响。Wu等[14]研究跨国企业实施CSR对企业定价和利润分配的影响,设计需求和批发价契约合同,使供应链利润实现协调。上述文献只考虑企业承担CSR对企业利润、销量的影响,鲜有学者同时探究企业实施CSR和公平关切对碳减排量和溯源努力的影响。

综上所述,现有研究在考虑低碳供应链减排问题时,大多从以制造商为主导者的角度展开,研究以零售商为主导者考虑制造商公平关切的情况较少;并且同时探究公平关切行为和企业实施CSR对低碳供应链的决策研究极少。故本文构建一个采取低碳减排措施的农户和电商平台组成的低碳农业供应链,研究公平关切系数和平台CSR实施水平对供应链各主体决策的影响,并进一步讨论环境保护意识和溯源偏好对各最优解的影响。

1 模型描述

在农业生产过程中农户通过采用有机肥代替化肥、使用清洁能源代替一次性能源、改进工艺提高初级农产品加工效率、减少农药的使用等方式来降低二氧化碳的排放,采取这些方式进行生产的农户或者由若干这样的农户组成的合作社等组织在本文统称农户。参考林志炳等[15]研究,假设农户不采取减排措施时,低碳农产品的碳排放量为e0,采取上述措施后的低碳农产品的最终碳排放量为e,则(e0-e)/e0表示碳减排程度,令e0=1时,则1-e为农户的碳减排程度,即减排后单位低碳产品的碳排放量越大,e值越大,减排程度越低;减排后单位低碳产品的碳排放量越小,e值越小,减排程度越高。此时生产单位低碳农产品的生产成本为c=m(1-e)。农户生产单位低碳农产品的生产成本为c,以单位批发价为w的价格销售给电商平台,电商平台以价格p销售低碳农产品。电商平台在政府的监督和支持下建立区块链溯源平台,从源头直至商品到达消费者手中实行全程溯源追踪,以保证低碳农产品的来源可靠,打消消费者对低碳农产品来源的疑虑和具体低碳减排措施的怀疑。与传统的供应链中线下零售商出售方式不同,电商平台主要采用线上的方式进行售卖。

假设低碳农产品的需求函数为

d=a-p+k(1-e)+θs。

其他相关假设如下。

假设1 借鉴林志柄等[15]和胡劲松等[16]的研究,当农户的减排程度和平台的溯源努力分别为1-e和s时,农户和平台的减排成本与溯源努力成本分别为k1(1-e)2/2和s2/2。

假设2 农户和平台都是风险中性,双方信息共享,且模型中的所有产品都能全部销售,不考虑产品的滞销、剩余以及缺货情况。

假设3 引入社会福利作为不同模式下的评价指标,参考Chen等[17-18]的研究,社会福利函数表示为农户的利润πn、平台的利润πr以及消费者剩余T。

F=πn+πr+T。

式中,消费者剩余T是指消费者购买某种商品时支付意愿的最高价格与这件商品的实际市场价格之间的差额,故参考Sinayi等[19]的研究,消费者剩余可表示为

假设4 平台是低碳农产品供应链的主导者,农户是跟随者,双方进行Stackelberg博弈,平台决定溯源努力和低碳农产品零售价格,农户决定低碳农产品的批发价和碳排放水平。

假设5 本文在探究农户关注公平关切时,参考杜少甫等[20]和Zhang等[21]的研究得到公平关切下农户的效用函数Un=πn-A(πr-πn);当平台实施CSR时,参考Panda[22]的研究,平台以效用最大为企业的目标,可得效用函数为Ur=πr+BT,此时农户和平台的目标函数是效用函数而不是利润函数。

假设6 由于农户在进行低碳生产时,会产生较高的成本,导致自身利润下降,作为低碳供应链主导者的平台,为了响应绿色低碳的发展趋势和低碳供应链的长期发展,在作出决策时会考虑到农户的公平关切行为。

以上假设中符号的涵义见表1。

表1 相关符号与涵义说明Table 1 Description of relevant symbols and meanings

2 模型构建

本章主要构建4种决策模式,其中“NN”决策模式作为对照组,另外3种决策模式分别引入公平关切、CSR以及同时引入CSR和公平关切行为,并采用逆序归纳法求出各决策模式下的最优解,对比各个决策模式的最优解的变化趋势,得出相关结论。

2.1 NN决策模式

该决策模式下,农户和平台均为中性,此时农户和平台的利润函数分别为:

这是一个2阶段博弈模型,采用逆向归纳法确定博弈均衡。令p=w+t,t为平台的边际利润。则式(1)关于w和e的海塞矩阵为

当|H1|=2(k1+2km)-(-k-m)2>0时,海塞矩阵负定,此时农户的利润函数为凹函数,且存在唯一的极值点,该点为最大值点。故对农户的利润函数分别求w和e的一阶偏导数

(3)

对式(3)进行求解可得

(4)

将式(4)带入式(2)可得式(2)关于t和s的海塞矩阵

表2 NN决策模式下各指标的最优解Table 2 Optimal solution of each index under NN decision mode

(5)

将式(5)分别带入式(1)～(4),可得NN模式下最优批发价w、碳排放量e、农户利润πn和平台的售价p、低碳需求d、平台利润πr以及社会福利F,见表2。

其中:G1=2k2-4km+2m2+k1θ2-4k1,G2=k2-2km+m2-3k1。

命题1 根据NN决策模式下的最优解,可得随环境保护意识和溯源偏好的增加对各最优解的影响为:

根据命题1可知,NN模式下的最优解都和溯源偏好θ、环境保护意识k相关。随着θ和k的增大,低碳农产品的销售价格、平台的溯源努力、农户销售价格、农户和平台的利润以及社会福利都增加,但低碳农产品的最终碳排放量却呈相反的变化。当θ和k逐渐增大,消费者在生活中对低碳农产品的购买积极性会增加,此时农户必然会采取更多的措施来降低低碳农产品生产碳排放,使得低碳农产品的最终碳排放量不断减少,以此来迎合消费者的需求,提高销售量,增加利润。平台同样如此。

2.2 YN决策模式

该模式下,农户关注公平关切,平台公平中性且不实施CSR,此时农户和平台的利润(效用)函数分别为:

对上述函数采用逆序归纳法求解,可得YN决策模式下各指标的最优解,见表3。

表3 YN决策模式下各指标最优解Table 3 Optimal solution of each index under YN decision mode

其中:

命题2 由YN决策模式下的最优解,得环境保护意识和溯源偏好以及公平关切系数的增加对各最优解的影响为:

由命题2可知,YN模式下最优解变化趋势与NN决策模式相同。当A逐渐增大时,除了农户的利润和最终碳排放量增大外,其余最优解均减少。因此,结合命题1说明无论农户是否关注公平关切,采取一定的措施提高k、θ,都能够促进低碳农产品的销售;但农户的公平关切程度过高,不利于降低低碳农产品碳排放量和提高平台的溯源努力,致使消费者购买欲望降低,利润减少。

结合命题1和命题2可以得到以下推论。

2.3 NF决策模式

该模式下,农户公平中性,平台实施CSR,此时农户和平台的利润(效用)函数分别为:

(6)

采用逆序归纳法对式(6)进行求解,可得NF决策模式下各指标的最优解,见表4。

表4 NF决策模式下各指标最优解Table 4 Optimal solution of each index under NF decision mode

其中:

命题3 根据NF决策模式下的最优解,可知随环境保护意识和溯源偏好以及社会责任意识的增强各最优解的变化情况为:

由命题3可知,NF决策模式下,各最优解的变化趋势与YN决策模式相同。结合命题1和命题2,表明无论农户是否关注公平关切或者平台是否实施CSR,随着θ和k的增加,能够有益于供应链的发展,且随着B的增加也能促使社会福利达到最大化。

结合命题1和命题3可以得到以下推论。

2.4 YF决策模式

该模式下,农户关注公平关切,平台实施CSR,农户和平台的利润(效用)函数分别为:

(7)

采用逆序归纳法对式(7)进行求解可得YF决策模式下各指标的最优解表达式,见表5。

表5 YF决策模式下各指标最优解Table 5 Optimal solution of each index under YF decision mode

其中:

命题4 依据YF决策模式下的最优解,可知随环境保护意识、溯源偏好、公平关切系数以及社会责任意识的增加对各最优解的影响为:

由命题4可知,YF模式下各最优解的变化趋势同NF决策模式相同。结合命题1～4说明无论农户是否关注公平关切或者平台是否承担企业社会责任以及农户关注公平的同时平台实施CSR时,随着θ、k的增大,对整个供应链的发展是有益的,但随着A、B的不断增加,平台的利润都逐渐降低。

结合命题3和命题4可以得到以下推论。

3 数值仿真

通过数值仿真验证上述结论的正确性和有效性,对各参数进行赋值,代入上述各最优解,得到单一变量在一定范围内各最优解的变化趋势。以此来探讨公平关切系数A、环境保护意识k、溯源偏好θ以及平台CSR实施水平B对农户和平台决策的影响。考虑相关参数的取值范围,对相关参数进行赋值:

a=5,k=0.5,k1=1.5,θ=0.3,m=0.2,A=1.5。

3.1 公平关切系数对农户和平台策略的影响

讨论A∈[1,8]且步长为1的灵敏度分析(其余参数同上)对各最优解的影响,如图1所示。

(a) 公平关切系数对溯源努力的影响(b) 公平关切系数对碳排放量的影响(c) 公平关切系数对农户利润的影响(d) 公平关切系数对平台利润的影响

3.2 平台CSR实施水平对农户和平台策略的影响

讨论B∈[0.1,0.8]且步长为0.1的灵敏度分析对(其余参数同上)各最优解的的影响,如图2所示。

(a) 平台CSR实施水平对溯源努力的影响(b) 平台CSR实施水平对碳排放量的影响(c) 平台CSR实施水平对农户利润的影响(d) 平台CSR实施水平对平台利润的影响

3.3 环境保护意识k对农户和平台策略的影响

讨论k∈[0.3,0.6]且步长为0.05的灵敏度分析对(其余参数同上)各最优解影响,如图3所示。

(a) 环境保护意识对溯源努力的影响(b) 环境保护意识对碳排放量的影响(c) 环境保护意识对农户利润的影响(d) 环境保护意识对平台利润的影响

3.4 溯源偏好θ对农户和平台策略的影响

讨论θ∈[0.2,0.45]且步长为0.05的灵敏度分析(其余参数同上)对各最优解的影响,如图4所示。

(a) 溯源偏好对溯源努力的影响(b) 溯源偏好对碳排放量的影响(c) 溯源偏好对农户利润的影响(d) 溯源偏好对平台利润的影响

4 结 语

本文构建了由农户和电商平台组成的2级低碳农产品供应链,研究NN、YN、NF以及YF 4种决策模型,并求出4种决策模型下各最优解,并探究公平关切系数、企业实施CSR水平、环境保护意识以及溯源偏好对农户和平台相关决策的影响。最后利用数值仿真的方法验证了最优解的变化趋势,得出如下结论:

1) 当农户关注公平关切时,低碳农产品最终碳排放量和平台的溯源努力以及平台的利润都会降低,仅农户的利润得到提升,不利于低碳供应链的健康发展,还和国家提倡的绿色低碳发展新理念相违背。

2) 在平台实施CSR时,不仅能降低低碳农产品最终碳排放量、提高平台的溯源努力以及增加农户的利润,还能塑造良好的企业形象增强企业的竞争力,助力企业的良性发展和相关品牌的建立。但是平台独自承担CSR需要付出一部分利润,导致平台利润下降。

3) 随着消费者溯源偏好和环境保护意识的逐渐上升,在上述4种决策模型中,溯源努力、农户和平台的利润都上升,最终碳排放量在减少。这表明提高消费者环境保护意识和溯源偏好有利于低碳供应链的发展。

4) 在现实生活中,NF和NN 2种决策模式较为常见,但NN决策模式下农户较低的利润很容易产生公平关切行为向YN决策模式发展,不利于低碳减排和供应链的长期发展,因此对于主导者来说,要关注供应链成员的利润收益情况,在进行利润分配的过程中要考虑追随者的利润,避免供应链成员的公平关切行为,提升产品品质,提高销量,实现双赢;NF决策模式最有利于供应链的发展,不仅能降低碳排放量还能提高农户利润、社会福利,但此时平台的利润受损,故此时政府应向农户宣传企业社会责任的意义,提高农户的认识,分摊部分成本或政府给予一定的税收减免或者提供低息或无息贷款减少平台的损失,实现双赢;YF决策模式下农户的利润和社会福利最高,但此时平台利润受损严重,失去经营动力,此时供应链面临断裂风险,因此在实际经营中要避免此种情况发生。