《Sustainable Futures》：Designing climate-adaptable agricultural supply chain networks with heterogeneous regions for perishable food systems in Turkey: A sustainable multi-echelon optimization approach
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本研究针对面临干旱风险的易腐作物，开发了一种干旱感知农业供应链网络（AGSCN），明确纳入跨异质农业区域的空间分区，这些区域具有不同的生产特征，包括低风险区和高风险区。研究人员构建了一个双目标混合整数线性规划（BOMILP）模型，以同时最小化系统总成本和碳排放
本研究针对面临干旱风险的易腐作物，开发了一种干旱感知农业供应链网络（AGSCN），明确纳入跨异质农业区域的空间分区，这些区域具有不同的生产特征，包括低风险区和高风险区。研究人员构建了一个双目标混合整数线性规划（BOMILP）模型，以同时最小化系统总成本和碳排放，从而在易腐农产品供应链（AGSC）运营中兼顾经济效率与环境可持续性。本研究的主要贡献包括：（i）明确整合空间异质生产区域，使得干旱条件下的生产和分配决策能够随区域变化；（ii）纳入区域特定的干旱中断率和产量因子，以表征气候对农业生产能力和供应链绩效的异质性影响；（iii）开发统一的BOMILP框架，在易腐AGSCN中联合优化经济与环境目标；（iv）构建连接农户、地方市场、批发市场、加工/出口设施和消费者的顺序多级分销结构，同时考虑能力限制和易腐农产品的运营特征。土耳其番茄供应链的真实案例研究验证了所提框架的适用性。结果表明，干旱严重程度的增加显著改变了区域采购模式：高风险B区对总供应的贡献从轻度干旱条件下的约45%降至严重干旱下的22%。相比之下，模型增加了对更可靠A区的依赖，其贡献达到网络总供应量的约78%。这些结果证明了模型能够根据异质性干旱影响动态重新分配生产和分销流，同时保持供应连续性。总体而言，研究结果凸显了空间多样化和适应性采购策略对于在气候引发的干扰下提高易腐AGSC韧性和可持续性的重要性。
农业供应链（AGSC）正面临日益严峻的气候相关中断风险，其中干旱对农业生产能力、资源可用性和供应可靠性构成关键威胁。已有研究往往隐含假设各农业区域生产条件同质，未能充分刻画干旱暴露的空间差异性；同时，对干旱引发的生产中断通常采用总量或系统级参数表征，缺乏对区域特定生产特征和差异化中断强度的建模。此外，干旱风险、易腐性、多级网络运营与环境绩效的联合考虑仍显不足。为弥补上述研究缺口，本研究提出一个气候可适应的农业供应链网络（AGSCN）设计框架，以易腐农产品为对象，将生产区域划分为低风险区（Zone A）和高风险区（Zone B），并构建双目标混合整数线性规划（BOMILP）模型，同时最小化系统总成本和碳排放。研究人员以土耳其番茄供应链为案例，采用混合求解框架——对中小规模实例使用AUGMECON2精确方法获取帕累托最优解，对大规模实例使用NSGA-III进化算法获取近似帕累托前沿——验证了模型在异质干旱条件下的适用性。结果表明，干旱严重程度上升会显著改变区域采购结构：高风险B区对总供应的贡献从轻度干旱下的约45%降至严重干旱下的22%，而低风险A区贡献升至约78%；模型能够通过动态重新分配生产和分销流维持供应连续性。研究还发现运输成本变化会推动分销渠道结构转变，低运输成本偏向集中化批发市场分销，高运输成本则转向地方市场主导的本地化分销。这些发现强调了空间多样化和适应性采购策略对提升易腐AGSC韧性与可持续性的重要性。
为开展研究，研究人员主要采用了以下关键技术方法：其一，建立包含农户、地方市场、批发市场、加工/出口设施和消费者五级的多梯级网络结构，并通过区域特定产量因子、干旱中断率和风险调整参数刻画异质生产条件。其二，构建BOMILP模型，目标函数包含固定设施成本、生产成本、运输成本、处理成本和库存成本，以及生产、运输和处理相关碳排放。其三，设计AUGMECON2与NSGA-III相结合的混合求解框架，以平衡精确性与计算效率。案例数据来源于公开农业信息、相关文献和校准参数，网络规模为20个农户、5个地方市场、3个批发市场、2个加工/出口设施和10个消费节点，计划期为12周；其中Bursa代表低风险区，Konya代表高风险区，干旱严重程度通过Zone B有效生产能力降低20%–40%的情景范围表示。
**6.1 案例研究描述**。研究以土耳其番茄供应链为实际案例，将Bursa（马尔马拉海和黑海区域）划为低干旱风险区，Konya（安纳托利亚中部）划为高风险区，通过潜在蒸散量（PET）指标辅助说明两地气候差异。网络包含农户至消费者的多级结构，伊斯坦布尔和安卡拉作为批发市场，伊兹密尔和安塔利亚作为加工/出口设施。
**6.3 模型验证**。研究人员从约束满足、精确-启发式方法对比、目标函数一致性、不同干旱情景下的行为逻辑以及可重复性五个方面验证了模型。AUGMECON2获得的小规模基准解与NSGA-III解的成本偏差为1.29%，表明启发式方法能紧密逼近精确解。
**6.4 计算性能与可扩展性评估**。在三个基准实例中，NSGA-III求解时间从12秒（小规模）增至25秒（中等规模）和48秒（大规模），表明计算负担随网络规模增大而增加，但仍在实际可行范围内。
**6.5 帕累托分析**。帕累托前沿清晰呈现总成本与碳排放之间的反向关系。代表性解S1（成本导向）采用集中化分销，S3（排放导向）采用分散化采购，S2为平衡型混合配置，说明不同经济-环境偏好会导致网络结构差异。
**6.6 敏感性分析**。干旱强度对区域供应分配具有显著非线性影响：轻度干旱时Zone B贡献约45%供应，中度降至约35%，严重干旱降至约22%，Zone A相应升至约78%。运输成本变化方面，低运输成本下批发市场占总流量约50%，高运输成本下地方市场份额从30%升至约55%，而加工设施份额稳定在约20%。
**讨论与管理启示**。讨论部分强调区域多样化采购策略可降低对单一区域的依赖，减轻干旱风险带来的供应波动；加工/出口设施有助于在产量下降时实现替代性产品配置；批发市场基础设施的物流协调和信息整合可提升分销灵活性；经济与环境目标之间的权衡要求决策者根据偏好选择集中化低成本方案或分散化低碳方案。研究还指出，气候变化可能加剧干旱频率和强度，模型通过向可靠区域重新分配供应可支持适应性规划。
**研究结论**。研究结论指出：空间异质性干旱暴露会显著影响AGSCN中的生产分配和产品流；区域特定产量因子和干旱中断率是有效生产能力和供应链绩效的关键决定因素；多级网络结构能够在区域生产能力受限时通过替代路径维持供应连续性；帕累托分析揭示了经济与环境之间的明确权衡。研究同时承认需求确定性、参数固定、缺乏动态决策更新以及仅限于土耳其番茄供应链等局限性，并提出未来可采用随机优化、鲁棒优化和动态气候数据整合等方向进行扩展。
