基于水—能—碳三維足跡的中國(guó)物流產(chǎn)業(yè)耦合與協(xié)同發(fā)展分析

摘 要：水—能—碳足跡作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的資源環(huán)境關(guān)鍵要素，共同影響著物流產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文利用改進(jìn)后的耦合度及耦合協(xié)調(diào)度模型，對(duì)比分析物流產(chǎn)業(yè)與整體產(chǎn)業(yè)的水—能—碳足跡耦合結(jié)果，對(duì)2002—2022年中國(guó)物流產(chǎn)業(yè)水—能—碳足跡組合間的耦合狀態(tài)階段性變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，隨著技術(shù)進(jìn)步和政策支持，物流產(chǎn)業(yè)在綠色轉(zhuǎn)型過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了顯著優(yōu)化，水—能—碳三維足跡耦合協(xié)調(diào)水平逐步提升，成為推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵路徑。

關(guān)鍵詞：物流產(chǎn)業(yè)；水—能—碳；耦合協(xié)調(diào)度；耦合度模型；供應(yīng)鏈；產(chǎn)業(yè)融合；協(xié)同發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：F205；F062.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-0298（2025）03（a）--04

1 引言

隨著物流產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，當(dāng)下已成為一個(gè)整合運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、包裝及服務(wù)為一體的復(fù)合型產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)活動(dòng)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)的流動(dòng)[1]。2022年，我國(guó)物流總額達(dá)347.6萬(wàn)億元人民幣，較2011年增長(zhǎng)3.7%，物流產(chǎn)業(yè)已成為推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一。水、能、碳作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)環(huán)境發(fā)展中的關(guān)鍵要素，其所面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)已成為當(dāng)前全球治理的重大挑戰(zhàn)[2]。近幾年，全國(guó)各級(jí)政府都在大力倡導(dǎo)企業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，物流產(chǎn)業(yè)也在積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，采取各種方法來(lái)節(jié)約資源，減少排放對(duì)環(huán)境的污染?！丁笆奈濉爆F(xiàn)代物流發(fā)展規(guī)劃》中提出，將推動(dòng)物流提質(zhì)增效降本作為“十四五”時(shí)期現(xiàn)代物流發(fā)展的重要任務(wù)，把推動(dòng)物流業(yè)發(fā)展作為改善產(chǎn)業(yè)發(fā)展和投資環(huán)境的重要抓手，深入推進(jìn)物流領(lǐng)域節(jié)能減排，進(jìn)而推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)[3]。因此，“水—能—碳”三維足跡的耦合研究對(duì)推動(dòng)物流產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

馬國(guó)亮等（2024）[4]以甘肅省隴南市為例，構(gòu)建了隴南市經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-物流產(chǎn)業(yè)耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)體系；王紅等（2022）[5]測(cè)算了中原城市群的物流產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展各自的發(fā)展水平及耦合協(xié)調(diào)度，又進(jìn)一步采用地理加權(quán)回歸模型實(shí)證分析了兩業(yè)耦合協(xié)調(diào)的主要驅(qū)動(dòng)因素；郭子雪等（2022）[6]以京津冀作為研究對(duì)象，構(gòu)建物流產(chǎn)業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平評(píng)價(jià)模型，對(duì)京津冀物流產(chǎn)業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平進(jìn)行實(shí)證研究；楊揚(yáng)等（2023）[7]利用耦合協(xié)調(diào)度模型評(píng)析云南省低碳物流和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，并分析影響雙方協(xié)調(diào)發(fā)展的因素；王保乾等（2023）[8]研究分地區(qū)與分部門(mén)間的水—能—碳耦合關(guān)系。

綜上所述，水—能—碳足跡關(guān)聯(lián)研究已取得豐碩成果，然而大多數(shù)文獻(xiàn)只聚焦于“水—能”“能-碳”“水—碳”兩要素之間耦合關(guān)系，少有針對(duì)“水—能—碳”系統(tǒng)關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析。就物流產(chǎn)業(yè)而言，大多數(shù)學(xué)者從物流產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合角度展開(kāi)討論，少有探究物流產(chǎn)業(yè)水—能—碳足跡之間的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展情況。本文聚焦中國(guó)物流產(chǎn)業(yè)水—能—碳三維足跡，運(yùn)用改進(jìn)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度模型，對(duì)比整體產(chǎn)業(yè)探究2002—2022年中國(guó)物流產(chǎn)業(yè)分時(shí)期水—能、水—碳、能-碳及水—能—碳足跡耦合水平的時(shí)間演化趨勢(shì)，對(duì)物流產(chǎn)業(yè)三維足跡的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義，以期推動(dòng)物流產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

2 數(shù)據(jù)測(cè)算及研究模型建構(gòu)

2.1 足跡測(cè)算

2.1.1 投入產(chǎn)出表介紹及修正

為解決經(jīng)典Leontief投入產(chǎn)出模型對(duì)多產(chǎn)業(yè)資源動(dòng)態(tài)聯(lián)動(dòng)無(wú)法進(jìn)行有效解析等問(wèn)題，學(xué)者提出WCE、WLS兩種方法。WCE法借助雙參數(shù)信息權(quán)重矩陣元素，保障了各數(shù)據(jù)矩陣系數(shù)波動(dòng)平穩(wěn)性，且根據(jù)不同情況設(shè)置更新公式，有效減少了信息損失度；WLS法根據(jù)數(shù)據(jù)矩陣系數(shù)變化設(shè)置不同權(quán)重，以更好地確保系數(shù)平穩(wěn)性和數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。WLS和WCE函數(shù)均是基于距離的測(cè)算，可將兩者進(jìn)行聯(lián)合，綜合構(gòu)建修正WLS-WCE模型[9]，以保證流量精度和系數(shù)矩陣的穩(wěn)定性。

2.1.2 全足跡投入產(chǎn)出測(cè)算模型構(gòu)建

（1）直接消耗系數(shù)

直接消耗系數(shù)即為行業(yè)每生產(chǎn)一單位的產(chǎn)品或服務(wù)所直接消耗的資源量，也表示直接足跡強(qiáng)度。計(jì)算公式如式（1）。

式（1）中：xij表示產(chǎn)業(yè)部門(mén)，i為產(chǎn)業(yè)部門(mén)j提供的生產(chǎn)服務(wù)，Xj為產(chǎn)業(yè)部門(mén)j的總產(chǎn)出。

（2）全消耗系數(shù)

式（2）中：Q設(shè)置為區(qū)域生態(tài)足跡消耗系數(shù)的對(duì)角矩陣，矩陣元素qi=Qi/Xi，其中Qi分別為i產(chǎn)業(yè)部門(mén)的水資源消耗量Wi、能源消耗量Ei、碳排放量Ci、水—能消耗量Whi、能—水消耗量Ehi和碳-水消耗量Chi。

（3）全足跡投入產(chǎn)出測(cè)算模型

本文基于經(jīng)典投入產(chǎn)出模型，利用WLC函數(shù)進(jìn)行年份更新，設(shè)計(jì)全足跡投入產(chǎn)出測(cè)算模型CTF（Input-output calculation model of total footprint），公式如下：

式（3）中：T為產(chǎn)業(yè)部門(mén)全足跡矩陣，Y進(jìn)一步修正為投入產(chǎn)出表的最終使用需求對(duì)角矩陣。

2.2 耦合模型

耦合模型通常被用于評(píng)價(jià)事物間的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。大多數(shù)學(xué)者構(gòu)建的耦合模型存在耦合度分布不均勻，導(dǎo)致協(xié)調(diào)發(fā)展度過(guò)于依賴(lài)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的問(wèn)題。對(duì)此，王淑佳（2021）[10]提出耦合修正模型，以京津冀生態(tài)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合模型為例進(jìn)行驗(yàn)證，證實(shí)修正后的耦合度模型、耦合協(xié)調(diào)度模型具有較好的效度。

2.2.1 傳統(tǒng)耦合度和耦合協(xié)調(diào)度模型

本文利用耦合度表示產(chǎn)業(yè)“水—能—碳”系統(tǒng)之間相互作用關(guān)系的強(qiáng)弱，故耦合度模型可采用公式如下：

式（4）（5）中：Uwi、Uei、Uci分別對(duì)應(yīng)第i次產(chǎn)業(yè)水能碳產(chǎn)業(yè)部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化效率指標(biāo)，Ci表示第i次產(chǎn)業(yè)部門(mén)的耦合度，Ci[0，1]。

引入耦合協(xié)調(diào)度模型，更全面、更準(zhǔn)確地評(píng)估系統(tǒng)之間的相互作用和協(xié)調(diào)發(fā)展程度，即：

其（6）～（8）中：D是“水—能—碳”足跡之間的耦合協(xié)調(diào)度，Ti反映了“水—能—碳”關(guān)系的綜合發(fā)展指數(shù)，α、β、δ分別為水、能、碳子系統(tǒng)的權(quán)重。

2.2.2 改進(jìn)耦合度模型和耦合協(xié)調(diào)度模型

將水能碳子系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)值帶入耦合度模型，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)C值偏向于1，使得D值更多依賴(lài)于T值，即子系統(tǒng)本身的發(fā)展程度，削弱了系統(tǒng)協(xié)同水平的作用，進(jìn)而難以實(shí)現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)度本身的價(jià)值和意義。為增加C值的區(qū)分度，克服傳統(tǒng)模型偏向1的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出將C值盡可能分散于[0，1]的模型，以此結(jié)合研究的水—能—碳組合，設(shè)置改進(jìn)后的耦合度模型：

本文利用傳統(tǒng)和改進(jìn)耦合度及耦合協(xié)調(diào)度模型進(jìn)行測(cè)算，通過(guò)比較兩者之間的差異，使運(yùn)算結(jié)果更具可靠性。耦合度和耦合協(xié)調(diào)度分類(lèi)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1、表2所示。

3 結(jié)果與分析

3.1 物流產(chǎn)業(yè)三維足跡組合間耦合分布

將水—能—碳三維足跡分別代入傳統(tǒng)和改進(jìn)后的耦合度模型，得到2002—2022年物流產(chǎn)業(yè)水—能、水—碳、能—碳及水—能—碳足跡耦合分布（圖1）。

基于傳統(tǒng)模型測(cè)算得出2002—2022年物流產(chǎn)業(yè)水—能、水—碳、能—碳及水—能—碳足跡耦合度分布區(qū)間為[0.7482-1]、[0.7295-1]、[0.9754-1]、[0.7919-1]，均處于高水平耦合和良性共振耦合狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)有效區(qū)分。由圖1可知，改進(jìn)模型測(cè)算得出耦合度分別分布于[0.3551-1]、[0.3318-0.9862]、[0.9869-1]、[0.9877-1]，出現(xiàn)顯著的耦合區(qū)間分布差異，對(duì)比結(jié)果證實(shí)了改進(jìn)模型的優(yōu)越性。

水—能、水—碳、能-碳及水—能—碳足跡耦合度分布總體波動(dòng)上升，在2004—2005年呈下降趨勢(shì)，此階段中國(guó)物流產(chǎn)業(yè)的綠色技術(shù)發(fā)展尚處于起步階段，整體節(jié)能減排的技術(shù)水平較低。當(dāng)時(shí)，物流產(chǎn)業(yè)的綠色技術(shù)和資源優(yōu)化利用能力有限，企業(yè)缺乏有效的管理工具和技術(shù)支持來(lái)平衡水、能源和碳排放的關(guān)系，導(dǎo)致耦合度在這一時(shí)間段內(nèi)回落。資源使用不均衡、管理粗放等問(wèn)題尤為突出，限制了耦合度的提升?！笆濉逼陂g（2016—2020年）我國(guó)物流產(chǎn)業(yè)推出一系列政策措施，推動(dòng)了物流基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新和綠色發(fā)展，物流產(chǎn)業(yè)進(jìn)入加速發(fā)展階段，2018—2019年達(dá)到峰值，反映出物流產(chǎn)業(yè)在綠色可持續(xù)發(fā)展中的顯著進(jìn)展。然而受新冠疫情影響，物流需求出現(xiàn)劇烈波動(dòng)，全球供應(yīng)鏈中斷，運(yùn)輸效率下降，使得耦合度在2019—2020年有所回落。

3.2 整體與物流產(chǎn)業(yè)三維足跡耦合結(jié)果對(duì)比分析

為了進(jìn)一步探討整體和物流產(chǎn)業(yè)水—能—碳三維足跡組合間的耦合階段性演化趨勢(shì)，本文分別計(jì)算得出2002—2011年與2012—2022年兩階段直接、間接、全足跡耦合協(xié)調(diào)度，分時(shí)期直接、間接、全足跡耦合協(xié)調(diào)度結(jié)果（表3）。

第一階段，整體產(chǎn)業(yè)和物流產(chǎn)業(yè)足跡耦合協(xié)調(diào)度均值分別為0.4731、0.6141，方差分別為0.0020、0.0140，整體處于中度失調(diào)衰退和初等協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間；第二階段分別為0.8097、0.8489，方差分別為0.0009、0.0005，整體處于良好協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間。第一階段的整體產(chǎn)業(yè)和物流產(chǎn)業(yè)雖然在協(xié)調(diào)水平上有所差異，但都面臨著明顯的挑戰(zhàn)，尤其是物流產(chǎn)業(yè)的表現(xiàn)優(yōu)于整體產(chǎn)業(yè)時(shí)，波動(dòng)較大。而在第二階段，兩者的耦合協(xié)調(diào)度均顯著提升，物流產(chǎn)業(yè)更是在綠色技術(shù)和優(yōu)化措施的推動(dòng)下取得顯著進(jìn)步。

物流產(chǎn)業(yè)第一階段直接水—能足跡、直接水—碳足跡耦合協(xié)調(diào)水平低于整體產(chǎn)業(yè)耦合協(xié)調(diào)水平，物流產(chǎn)業(yè)的低水平耦合反映出其在資源管理和節(jié)能減排方面仍面臨較大挑戰(zhàn)；第二階段直接能-碳足跡耦合協(xié)調(diào)水平低于整體產(chǎn)業(yè)耦合協(xié)調(diào)水平，表明物流產(chǎn)業(yè)在能源使用與碳排放的協(xié)調(diào)管理方面仍存在一定改進(jìn)空間。就整體產(chǎn)業(yè)而言，水—能—碳系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度由中度失調(diào)衰退、輕度失調(diào)發(fā)展區(qū)間提升至中等協(xié)調(diào)、良好協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間。就物流產(chǎn)業(yè)而言，第一階段到第二階段，物流產(chǎn)業(yè)各組合足跡的耦合協(xié)調(diào)度都有顯著提升，尤其是直接水—能足跡、直接水—碳足跡耦合協(xié)調(diào)度由第一階段的0.399、0.397增長(zhǎng)為第二階段的0.817、0.809，由中度失調(diào)衰退區(qū)間提升至良好協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間，這種跨越式的提升表明物流產(chǎn)業(yè)在這兩個(gè)關(guān)鍵足跡管理方面取得了顯著進(jìn)展；全水—能足跡、全水—碳足跡、直接水—能—碳足跡耦合協(xié)調(diào)度由第一階段的0.596、0.588、0.531增長(zhǎng)為第二階段的0.853、0.855、0.844，由輕度失調(diào)發(fā)展區(qū)間提升至良好協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間，這一系列數(shù)據(jù)的提升進(jìn)一步表明，物流產(chǎn)業(yè)在水、能、碳足跡的管理上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了顯著優(yōu)化；其他水—能—碳足跡組合間耦合協(xié)調(diào)度均由初等、中等協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間提升至良好協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間。直接能-碳足跡在第二階段各項(xiàng)足跡的耦合協(xié)調(diào)水平整體有所提升，耦合協(xié)調(diào)度為0.861，處于良好協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間，但與其他足跡相比略有不足。

整體來(lái)看，第一階段物流產(chǎn)業(yè)耦合協(xié)調(diào)度略高于整體產(chǎn)業(yè)，但其波動(dòng)較大，且在直接水—能和直接水—碳足跡上的協(xié)調(diào)水平較低。通過(guò)改進(jìn)模型和優(yōu)化措施，第二階段物流產(chǎn)業(yè)取得顯著進(jìn)步，多個(gè)耦合協(xié)調(diào)水平提升至良好協(xié)調(diào)發(fā)展區(qū)間，且其耦合協(xié)調(diào)度均值略高于整體產(chǎn)業(yè)，表明物流產(chǎn)業(yè)在水—能—碳足跡管理方面實(shí)現(xiàn)了顯著的優(yōu)化與提升。然而，雖然第二階段物流產(chǎn)業(yè)在資源管理上做出了很大努力，但能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整相對(duì)復(fù)雜，特別是在傳統(tǒng)的高碳能源的物流產(chǎn)業(yè)中仍占據(jù)較大比例，導(dǎo)致能-碳足跡耦合協(xié)調(diào)度相對(duì)較低。這也表明能源使用與碳排放的協(xié)調(diào)管理仍有改進(jìn)空間，通過(guò)進(jìn)一步引入綠色技術(shù)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，物流產(chǎn)業(yè)有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更加高效的水—能—碳足跡管理，達(dá)到更高水平的耦合協(xié)調(diào)性。

4 研究結(jié)論與建議

4.1 研究結(jié)論

本文以中國(guó)物流產(chǎn)業(yè)為研究對(duì)象，構(gòu)建2002—2022年中國(guó)物流產(chǎn)業(yè)水—能—碳足跡組合間的耦合模型，對(duì)比分析物流產(chǎn)業(yè)與整體產(chǎn)業(yè)水—能—碳足跡組合耦合度及耦合協(xié)調(diào)度時(shí)間演化情況。得出以下結(jié)論：

（1）在耦合度層面上，物流產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)。物流產(chǎn)業(yè)初期在技術(shù)應(yīng)用和管理水平上較為滯后。隨著行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步，物流產(chǎn)業(yè)后期實(shí)現(xiàn)了顯著提升，耦合度逐步接近甚至超越整體產(chǎn)業(yè)。

（2）在耦合協(xié)調(diào)度層面上，物流產(chǎn)業(yè)初期表現(xiàn)出較低的協(xié)調(diào)水平。后期多項(xiàng)耦合協(xié)調(diào)度指標(biāo)達(dá)到良好協(xié)調(diào)的發(fā)展區(qū)間，并且整體均值略高于整體產(chǎn)業(yè)。

（3）物流產(chǎn)業(yè)在能-碳足跡的耦合協(xié)調(diào)上仍有較大提升空間，物流產(chǎn)業(yè)將在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更高水平的綠色可持續(xù)發(fā)展，并成為推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量。

4.2 研究建議

4.2.1 推動(dòng)綠色技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用

政府應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)采用節(jié)能減排技術(shù)，尤其是在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和包裝等環(huán)節(jié)，推廣使用電動(dòng)和氫能等清潔能源運(yùn)輸工具；通過(guò)優(yōu)化運(yùn)輸路線和倉(cāng)儲(chǔ)布局，提高能源利用效率，降低碳排放；推動(dòng)數(shù)字化和智能化技術(shù)的應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)和人工智能優(yōu)化物流網(wǎng)絡(luò)，減少不必要的能源消耗，全面提升物流產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展水平。

4.2.2 加強(qiáng)政策引導(dǎo)與物流行業(yè)協(xié)同發(fā)展

政府應(yīng)制定更加明確的政策框架，通過(guò)設(shè)立碳排放交易機(jī)制、能源效率標(biāo)準(zhǔn)和綠色補(bǔ)貼等措施，引導(dǎo)企業(yè)相應(yīng)減少水、能、碳足跡；政策應(yīng)鼓勵(lì)跨行業(yè)技術(shù)合作，通過(guò)技術(shù)共享、資源整合和政策引導(dǎo)建立物流產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)、農(nóng)業(yè)等其他產(chǎn)業(yè)的合作平臺(tái)。

4.2.3 推進(jìn)綠色供應(yīng)鏈管理與合作

物流企業(yè)應(yīng)與供應(yīng)鏈上下游的合作伙伴密切協(xié)作，建立綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟，推動(dòng)全鏈條的節(jié)能減排。在供應(yīng)鏈的每個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)施嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，從源頭減少水、能、碳足跡。同時(shí)，推廣綠色采購(gòu)政策，優(yōu)先選擇環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)高的供應(yīng)商，推動(dòng)供應(yīng)鏈整體的綠色轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)更高水平的耦合。

參考文獻(xiàn)

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