区块链溯源投资与农产品供应链：成本分担、公平关切与渠道绩效的博弈分析

《Frontiers in Sustainable Food Systems》：Blockchain traceability investment in agricultural supply chains: cost sharing, fairness concerns, and channel performance

　　

摘要 引言： 本研究考察了在不同成本分担与公平关切组合配置下，区块链赋能农产品供应链中的最优决策问题。 方法： 构建了一个以制造商为领导者、零售商为跟随者的两阶段Stackelberg博弈模型。制造商决定批发价格与区块链溯源水平，随后零售商决定零售价格与营销努力。基于广义纳什谈判参考利润（generalized Nash-bargaining reference profits）构建了公平调整效用函数。研究考察了四种情景：无成本分担且双方公平中性（NN）、无成本分担且制造商具有公平关切（NM）、有成本分担且双方公平中性（SN）、有成本分担且零售商具有公平关切（SR）。推导了各情景的闭式均衡解，并通过数值分析进行了比较静态检验。 结果： 在公平中性条件下，零售商成本分担降低了制造商的有效投资负担，并提高了批发价格、零售价格、溯源水平与营销努力。成本分担有利于制造商，但在分担比例足够高时会降低零售商利润；供应链总利润仅在分担比例低于某一阈值时才会增加。在无成本分担情形下，制造商公平关切程度的增强会提高批发价格，但会降低溯源投资及双方货币利润。制造商效用可能先上升，随后在超过某一临界公平阈值后下降。在成本分担情形下，零售商公平关切会降低零售价格、营销努力、溯源投资及制造商利润。其对零售商利润与供应链总利润的影响取决于成本分担比例、谈判能力与公平关切程度。 讨论： 在所考察的配置范围内，适度公平关切可在一定程度上纠正高成本分担比例所导致的激励扭曲，而过度的公平关切则会削弱需求与渠道效率。上述发现强调了在设计区块链成本分担契约时，平衡投资激励与分配关切的必要性。

论文解读：区块链溯源投资与农产品供应链——成本分担、公平关切与渠道绩效

一、研究背景与问题提出

随着全球化、电子商务的发展以及消费者意识的提升，农产品供应链中的质量、安全与真实性保障已成为战略性的核心议题。信息不对称与链条碎片化加剧了食品安全风险与运营低效。区块链技术凭借其去中心化、数据不可篡改等特性，能够提供端到端的可追溯性与防篡改记录，从而提升透明度、抑制欺诈并支持可持续运营目标。然而，区块链溯源系统的部署需要大量前期投入，包括物联网传感器、数据集成基础设施、智能合约配置与第三方审计等。这些投资成本与收益在供应链成员之间的分配并不均衡：制造商通常承担溯源投资，而制造商与零售商双方均可能从消费者信任增强与市场需求扩大中获益。零售商成本分担可以缓解制造商的投资负担并促进溯源水平提升，但同时也重新分配了渠道内的成本、风险与利润，由此可能引发成员对分配公平性的关切。公平关切，即对利润分配中感知不公平的敏感性，在纵向渠道中普遍存在，并可能实质性改变定价、投资与营销决策。现有研究存在两方面缺口：其一，区块链溯源投资与成本分担研究通常假设决策者公平中性，未能捕捉投资成本分配所引发的行为反应；其二，公平关切模型主要聚焦于传统定价与契约情境，对区块链溯源投资的内生决策及其投资责任分配关注有限。因此，在区块链赋能农产品供应链情境下，成本分担与公平关切的交互作用及其对渠道决策与盈利能力的联合影响尚未得到充分理解。

二、研究内容与核心结论

针对上述缺口，本研究构建了一个由制造商（领导者）与零售商（跟随者）组成的二级农产品供应链Stackelberg博弈框架，分析四种决策情景：NN（无成本分担、双方公平中性）、NM（无成本分担、制造商具有公平关切）、SN（有成本分担、双方公平中性）、SR（有成本分担、零售商具有公平关切）。通过三种定向比较——NN与SN比较识别公平中性条件下成本分担的效应，NN与NM比较考察制造商在完全承担投资成本下的公平关切效应，SN与SR比较考察零售商在成本分担下的公平关切效应——研究揭示了以下核心结论：制造商公平关切在完全承担投资成本的情境下会提高批发价格但降低溯源投资与实际利润，产生自我挫败的反应；零售商公平关切在成本分担情境下可在特定参数范围内产生自利效应，但可能降低整体渠道效率。研究还发现，适度公平关切可在一定程度上纠正高成本分担比例所导致的激励扭曲，而过度的公平关切则会削弱需求与渠道效率。这些发现为区块链成本分担契约设计提供了配置特定的管理启示：应实施与可验证溯源绩效里程碑挂钩的分阶段成本分担；当对方公平敏感性较高时应避免高分担比例；通过联合利润分配审计监测公平敏感性以防止不稳定的战略反应。

三、关键技术方法

本研究采用的主要技术方法包括：其一，构建两阶段完全信息Stackelberg博弈模型，制造商在第一阶段同时决定批发价格与区块链溯源水平，零售商在第二阶段观察到制造商决策后同时决定零售价格与营销努力水平，采用逆向归纳法求解子博弈完美纳什均衡；其二，采用广义纳什谈判解（generalized Nash bargaining solution）构建公平参考利润，在NM情景中制造商与零售商的谈判指数分别为1+λ与1，在SR情景中零售商与制造商的指数分别为η(1+θ)与1?η；其三，设定线性可加需求函数D(p, I, e) = d ? bp + αI + βe，其中d为市场基础需求，b为价格敏感系数，α为消费者对区块链溯源的敏感度，β为营销努力有效性系数；其四，采用二次凸成本函数刻画区块链溯源投资成本C?(I) = ?kI2与零售商营销努力成本C?(e) = ?μe2；其五，引入传统溯源基准比较，以ρ∈(0,1)表示消费者对传统溯源信息相对于区块链验证信息的可信度留存比例，通过控制比较隔离区块链的信息可信度机制。研究通过闭式均衡解推导与数值模拟验证了各情景下的比较静态结果。

四、研究结果

4.1 无成本分担且双方公平中性（NN）

在NN基准情景下，研究推导出唯一的内部Stackelberg均衡，制造商与零售商均以货币利润最大化为目标。均衡批发价格、零售价格、溯源水平与营销努力均为模型参数的闭式函数。制造商利润为μk(d?bc)2/(2σ?)，零售商利润为μk2(d?bc)2(2bμ?β2)/(2σ?2)，供应链总利润为μk(d?bc)2(6kbμ?3kβ2?μα2)/(2σ?2)，其中σ? = 2k(2bμ?β2) ? μα2 > 0为凹性条件。

4.2 无成本分担且制造商具有公平关切（NM）

在NM情景中，制造商最大化公平调整效用而非单纯货币利润。基于广义纳什谈判解，制造商的公平参考利润为(1+λ)/(2+λ)倍供应链总利润，零售商的参考利润为1/(2+λ)倍供应链总利润。制造商的公平调整效用定义为U_m^NM = Π_m^NM ? λ(Π?_m ? Π_m^NM)。研究推导出该情景下的均衡解，并分析了制造商公平关切系数λ对批发价格、溯源投资及双方利润的影响。

4.3 有成本分担且双方公平中性（SN）

在SN情景中，零售商承担?比例的区块链溯源投资成本，制造商承担剩余1??比例，双方均公平中性。研究分析了成本分担比例?对均衡决策的影响，发现零售商成本分担降低了制造商的有效投资负担，提高了批发价格、零售价格、溯源水平与营销努力。成本分担有利于制造商，但在分担比例足够高时会降低零售商利润；供应链总利润仅在分担比例低于某一阈值时才会增加。

4.4 有成本分担且零售商具有公平关切（SR）

在SR情景中，零售商承担?比例的溯源投资成本且具有公平关切θ。零售商基于广义纳什谈判参考利润构建公平调整效用，其谈判指数为η(1+θ)，制造商的指数为1?η，其中0 < η < 0.5。研究分析了零售商公平关切θ对均衡决策的影响，发现零售商公平关切会降低零售价格、营销努力、溯源投资及制造商利润，其对零售商利润与供应链总利润的影响取决于成本分担比例、谈判能力与公平关切程度的联合作用。

五、讨论与结论

在讨论部分，研究指出在所考察的配置范围内，制造商公平关切在完全承担投资成本的情境下产生自我挫败的反应——提高批发价格反而抑制了需求与溯源投资，降低了双方货币利润；而零售商公平关切在成本分担情境下可在特定参数范围内产生自利效应，但可能降低整体渠道效率。适度公平关切可在一定程度上纠正高成本分担比例所导致的激励扭曲，而过度的公平关切则会削弱需求与渠道效率。研究结论强调，在设计区块链成本分担契约时，需要平衡投资激励与分配关切。具体而言，应实施与可验证溯源绩效里程碑挂钩的分阶段成本分担机制；当对方公平敏感性较高时应避免高分担比例；通过联合利润分配审计监测公平敏感性以防止不稳定的战略反应。这些管理启示根植于农产品区块链部署的制度现实，其中技术采纳决策与行为摩擦密不可分。研究的局限性在于未涵盖制造商在成本分担下的公平关切、零售商在无成本分担下的公平关切以及双方同时具有公平关切的配置，这些留待未来研究拓展。