电商背景下农产品冷链物流体系构建的演化博弈分析

随着我国人民消费水平的提高，农产品的消费需求旺盛，农产品交易的电商新业态新模式逐渐形成。然而，农产品在物流环节上损耗严重这一问题制约着农产品交易规模扩大。构建农产品冷链物流体系是改变农产品物流薄弱状况的重要手段。2023年中央一号文件明确指出要推动冷链物流服务网络向乡村下沉，加快完善县乡村电子商务和快递物流配送体系。因此，系统探究电商背景下农产品冷链物流体系构建的内在机理，对于促进农产品电商发展具有重要的理论与现实意义。

近期，农业农村部食物与营养发展研究所研究发现，每年我国蔬菜、水果、水产品等七大类食物大约损耗和浪费22.7%，约4.6亿吨，其中生产流通环节食物损耗3亿吨，并指出损耗严重的主要原因是流通环节物流质量低、物流不畅，尤其是缺乏完善的冷链物流体系。我国农产品冷链物流体系由于起步较晚，面临较大建设困难。一方面，农产品本身具有保鲜期短、种类丰富等特点，与工业品不同，农产品物流在包装、运输、仓储方面难度更大，在绿色、低成本等方面要求更高。另一方面，由于缺乏冷链设备和相关人才，物流成本较高，同时难以形成规模经济，相关主体缺乏参与积极性。农产品电商、物流企业和地方政府是农产品冷链物流体系的核心利益主体，要想解决农产品冷链物流问题，需从农产品电商、物流企业和地方政府三方入手。

农产品电商和物流企业以利益最大化为目标决定是否参与农产品冷链物流体系的构建；地方政府通过财政补贴、罚款等手段对农产品电商、物流企业进行扶持和监管。三个主体行为相互影响，且均为有限信息和有限理性。基于此，本文构建农产品电商、物流企业和地方政府的演化博弈模型，深入剖析各博弈主体的策略选择。

假设1：电商背景下农产品冷链物流体系的博弈主体为农产品电商、物流企业和地方政府。

假设2：农产品电商有积极合作和消极合作两种决策空间，选择积极合作的概率为x，选择消极合作的概率为1-x。农产品电商使用普通物流的收益为E1，如果选择积极合作，需投入合作成本C1，获得采用冷链运输带来农产品损耗减少、销量增加等正效应收益R1，可能获得物流企业积极推进带来的协同收益M1；如果选择消极合作，节省合作成本C1，遭受采用普通物流带来的损失P1。

假设3：物流企业有积极推进和消极应对两种决策空间，选择积极推进的概率为y，选择消极应对的概率为1-y。物流企业使用普通物流的收益为E2，如果选择积极推进，需支付购买冷链设备等建设费用C2，投入人力资本K，获得采用冷链运输带来的正效应收益R2，可能获得农产品电商积极合作带来的协同收益M2；如果选择消极应对，付出农产品流通不畅等负效应支出P2。

假设4：地方政府有积极支持和消极处理两种决策空间，选择积极支持的概率为z，选择消极处理的概率为1-z。地方政府使用普通物流的收益为E3，如果选择积极支持，一方面需向农产品电商提供补贴H1，农产品电商积极合作时获得政府形象提升、税收增加等正效应收益R3，农产品电商消极合作时获得罚款收入F1；另一方面需向物流企业提供补贴H2，物流企业积极推进时获得农产品流通质量和安全提升等正效应收益R4，物流企业消极应对时获得罚款收入F2。地方政府选择消极处理时，无需提供任何补贴。假定R31,R42。

假设5：农产品电商、物流企业、地方政府都采取积极策略时均获得额外收益RE，都采取消极策略时均需付出额外经济支出PE，假定PE1E3,PE2E4,PE1,PE2。

构建农产品电商、物流企业和地方政府的演化博弈模型，按照上述基本假设进行演化博弈，形成的得益矩阵如表1所示。

农产品电商积极、消极合作的期望收益分别为：

农产品电商混合策略的平均期望收益为：

由此得出，农产品电商的复制动态方程：

对F(x）求导：

令G(y,z)=C1-R1-P1-PE-y(M1-PE)-z(F1-PE)-yz(RE+PE-M1)，。由于PE1E，所以是y的减函数。当G(y,z)=0时：

根据微分方程的稳定性定理，要使x处于稳定状态需满足F(x)=0且F'(x)<0。当y=y*时，G(y,z)=0,F'(x）≡0，不能确定x的稳定状态。当y≠y*时，令F(x)=0,x=0和x=1两点为可能的稳定状态，分两种情况讨论：当0*<1时，G(y,z)>0,F'(x）|x=0<0,F'(x）|x=1>0，所以x=0是稳定状态；当0*x=0>0,F'(x）|x=1<0，所以x=1是稳定状态。上述分析表明，当物流企业选择积极推进的概率等于y*时，农产品电商的最终策略无法确定；当物流企业选择积极推进的概率小于y*时，农产品电商最终会选择消极合作；当物流企业选择积极推进的概率大于y*时，农产品电商最终会选择积极合作。农产品电商策略演化相位图如图1所示。

物流企业积极、消极应对的期望收益分别为：

物流企业混合策略的平均期望收益为：

由此得出，物流企业的复制动态方程：

对F(y）求导：

令Q(x,z)=C2+K-R2-P2-PE-x(M2-PE)-z(F2-PE)-xz(RE+PE-M2），由于PE2E,PE2，所以，∂Q(x,z)/∂z<0,Q(x,z）是z的减函数。当Q(x,z)=0时：

当Q(x,z)=0时，。与农产品电商同理，当z=z*时，不能确定y的稳定状态；当0*<1时y=0是稳定状态；当0**时，物流企业的最终策略无法确定；当地方政府选择积极支持的概率小于z*时，物流企业会选择消极应对；当物流企业选择积极支持的概率大于z*时，物流企业最终会选择积极推进。物流企业策略演化相位图如图2所示。

与农产品电商同理，地方政府的复制动态方程：

对F(z）求导：

令I(x,y)=H1+H2-F1-F2-x(R3-F1)-y(R4-F2)-xy(RE-R3-R4)-(1-x)(1-y) PE，由于R31,RE3,RE4，所以∂I(x,y)/∂x>0,I(x,y）是x的增函数。当I(x,y)=0时：

根据微分方程的稳定性定理，要使x处于稳定状态需满足F(z)=0且F'(z)<0。当时，I(x,y)=0,F'(z）≡0，不能确定x的稳定状态。当x≠x*时，令F(z)=0,z=0和z=1两点为可能的稳定状态，分两种情况讨论：当0*<1时，I(x,y)<0,F'(z）|z=0>0,F'(z）|z=1<0，所以z=1是稳定状态；当0*0,F'(z）|z=0<0,F'(z）|z=1>0，所以z=0是稳定状态。上述分析表明，当农产品电商选择积极合作的概率等于x*时，地方政府的最终策略无法确定；当农产品电商选择积极合作的概率小于x*时，地方政府最终会选择积极支持；当农产品电商选择消极合作的概率大于x*时，地方政府最终会选择消极处理，地方政府策略演化相位图如图3所示。

采用雅可比矩阵对模型稳定性进行分析，通过特征值来判断均衡点的稳定性。联立关于x、y、z的复制方程F(x)、F(y)、F(z)，并令其等于零。各均衡点的稳定性分析如表2所示。当x(1-x)、y(1-y)、z(1-z)均为零时，为纯策略均衡，此时存在八个均衡点，即E1-E8，且该情况下八个均衡点均具有渐近稳定性，其策略组合是稳定策略。其他情况下的均衡点不具有渐近稳定性，没有稳定的策略组合。

稳定性条件：

以上分析表明，只有纯策略均衡点具有渐进稳定性，利用稳定条件对这八个均衡点的演化稳定策略进行分析。

为更方便分析稳定策略，假设C1-R1-P1-F1<0,C2+K-R2-P2-F2<0。农产品电商、物流企业和地方政府的稳定策略分析如下：

情形1：当C1-R1-P1-PE>0,C2+K-R2-P2-PE>0,H1+H2-F1-F2>0时，从表2看出，只有均衡点E1(0,0,0）是渐近稳定点。农产品电商和物流企业的策略选择与额外经济支出有关，如果额外经济支出低于积极合作与消极合作的净损失之差，农产品电商和物流企业会共同消极构建，避免积极合作导致净损失扩大。对于地方政府，由于获得的罚款收入不能弥补提供财政补贴的支出，所以选择消极处理。该情形下稳定策略为（消极合作，消极应对，消极处理）。

情形2：当C1-R1-P1-M1>0,C2+K-R2-P2-PE<0,H1+H2-F1-R4>0时，从表2看出，只有均衡点E2(0,1,0）是渐近稳定点。农产品电商的策略选择与协同收益有关，如果协同收益低于消极合作与积极合作时的净收益之差，农产品电商会消极合作。尽管物流企业不能获得两者的协同收益，但为了使损失降为最低，物流企业会积极推进。由于地方政府的财政支出不能从罚款收入和协同收益中弥补，地方政府会消极处理。该情形下稳定策略为（消极合作，积极推进，消极处理）。

情形3：当C1-R1-P1-PE<0,C2+K-R2-P2-M2>0,H1+H2-R3-F2>0时，从表2看出，只有均衡点E5(1,0,0）是渐近稳定点。农产品电商的额外经济支出高于积极合作与消极合作的净损失之差，农产品电商选择积极合作。物流企业获得的协同收益小于消极推进与积极应对的净收益之差，物流企业会消极应对。地方政府的财政支出不能从罚款收入和协同收益中弥补，地方政府会消极处理。该情形下稳定策略为（积极合作，消极应对，消极处理）。

情形4：当C1-R1-P1-M1<0,C2+K-R2-P2-M2<0,H1+H2-R3-RE>0时，从表2看出，只有均衡点E6(1,1,0）是渐近稳定点。农产品电商和物流企业的策略选择与协同收益有关，如果协同收益的增加能够降低积极合作的净损失，并且使得积极合作比消极合作的净损失更小，会选择积极构建。当地方政府获得的协同收益与额外收益不能弥补财政支出时，地方政府会选择消极处理。该情形下稳定策略为（积极合作，积极推进，消极处理）。

情形5：当H1+H2-RE<0时，从表2看出，只有均衡点E8(1,1,1）是渐近稳定点。地方政府的财政补贴小于三方积极合作带来的额外收益，表明地方政府的额外收益能够弥补财政支出，地方政府选择积极支持。额外收益的增加使得积极合作比消极合作的净损失更小，均选择积极构建。该情形下稳定策略为（积极合作，积极推进，积极支持）。

综上所述，基于研究假设，情形1-5的稳定点分别为E1(0,0,0）、E2(0,1,0）、E5(1,0,0）、E6(1,1,0）和E8(1,1,1），在这些稳定点的策略选择中，只有当农产品电商和物流企业均积极构建时，地方政府才可能积极支持。地方政府的稳定策略由财政补贴能否从罚款、协同收益等方面弥补决定。农产品电商和物流企业的稳定策略受协同收益、额外收益以及罚款等因素影响，当积极构建带来的收益较大且能够缩小积极与消极构建的差额时稳定策略为积极构建；当参与构建带来的收益较小且不能缩小积极与消极构建的差额时稳定策略为消极构建。

根据上述分析，可将农产品冷链物流体系构建的过程划分为三个阶段：停滞阶段、探索阶段和成熟阶段。停滞阶段对应情形1，农产品电商和物流企业选择积极构建会遭受比三方均消极构建更大的损失，地方政府在初期提供的财政补贴不能在短期内得到弥补，此时三个博弈主体均保持观望态度，农产品冷链物流体系的构建处于停滞阶段。探索阶段对应情形2、情形3和情形4，随着农产品冷链物流体系的构建和完善，积极构建带来的正效应收益逐渐增加但不能完全抵消额外经济支出的损失，形成积极构建与消极构建共存的稳定策略，农产品冷链物流体系的构建处于探索阶段。成熟阶段对应情形5，积极构建带来的正效应收益能够完全抵消额外经济支出的损失，三方均积极参与构建，农产品冷链物流体系逐渐走向成熟。

为更直观地分析农产品电商、物流企业和地方政府的演化路径和稳定策略，以及对上述演化博弈分析结果进行验证。结合现实情况，将各参数进行赋值，利用Matlab2016a软件进行仿真。各参数的取值需满足前提条件：C1-R1-P1-F1<0,C2+K-R2-P2-F2<0，部分参数取值不随不同情形变化。为简化仿真过程，赋值为E1=50,R1=5,P1=15,E2=50,P2=5,K=5,E3=50,H1=100,H2=100。

当农产品电商、物流企业和地方政府的稳定策略为E1(0,0,0）时，需满足C1-R1-P1-PE>0,C2+K-R2-P2-PE>0,H1+H2-F1-F2>0，将其余参数赋值为M1=20,C1=95,R1=5,P1=15,C2=75,K=5,R2=15,M2=25,P2=5,R3=80,F1=85,R4=80,F2=85,RE=76,PE=5，演化路径如图4所示，符合情形1。

同理，对情形2-情形5的各参数进行赋值，演化路径如图5-8所示。

通过仿真分析，验证了演化博弈分析的结果，两者具有一致性，研究结论对提升农产品物流水平具有指导意义。

本文通过构建农产品电商、物流企业和地方政府的演化博弈模型，进行演化博弈分析及仿真分析，得出如下结论：农产品冷链物流体系构建的成本、协同收益、额外收益，以及额外支出、采用普通物流的损失等都会对各方博弈行为产生影响；协同收益、额外收益对农产品电商和物流企业的策略选择有重要影响，当获得的收益大于参与构建的成本支出，且积极合作比消极合作获得的净收益高时，农产品电商和物流企业会选择积极构建，反之则选择消极构建；对于地方政府，提供的财政补贴需从罚款、协同收益等其他方面得到弥补。财政补贴能够提高农产品电商和物流企业参与构建积极性，罚款能够保证财政补贴的正当使用。

从现实来看，农产品冷链物流体系的构建需要经历逐步走向成熟的过程，这离不开农产品电商、物流企业和地方政府的共同努力。基于上述研究结论，提出以下建议：第一，农产品电商和物流企业应相互配合，积极探索农产品冷链物流体系的构建。第二，除设备和人力等成本支出外，物流企业应将部分资金投入到大数据研发的信息化建设中，通过现代先进手段多方面提升效益水平。第三，农产品电商应利用信息化平台，拓宽营销渠道，扩大交易规模。同时，应协调线上、线下供应链渠道，提升应对经营风险能力。第四，地方政府应加大财政补贴力度，并合理设置罚款金额以保证财政补贴发挥积极作用。同时应积极出台相关政策，鼓励冷链物流相关先进技术研发和应用。