基于水—能—碳三維足跡的中國物流產業耦合與協同發展分析

摘 要：水—能—碳足跡作為社會經濟發展中的資源環境關鍵要素，共同影響著物流產業的可持續發展。本文利用改進后的耦合度及耦合協調度模型，對比分析物流產業與整體產業的水—能—碳足跡耦合結果，對2002—2022年中國物流產業水—能—碳足跡組合間的耦合狀態階段性變化進行分析。結果表明，隨著技術進步和政策支持，物流產業在綠色轉型過程中實現了顯著優化，水—能—碳三維足跡耦合協調水平逐步提升，成為推動行業高質量發展的關鍵路徑。

關鍵詞：物流產業；水—能—碳；耦合協調度；耦合度模型；供應鏈；產業融合；協同發展

中圖分類號：F205；F062.9 文獻標識碼：A 文章編號：2096-0298（2025）03（a）--04

1 引言

隨著物流產業的迅速發展，當下已成為一個整合運輸、倉儲、包裝及服務為一體的復合型產業，帶動產業活動區域內經濟的流動[1]。2022年，我國物流總額達347.6萬億元人民幣，較2011年增長3.7%，物流產業已成為推進經濟發展的重要產業之一。水、能、碳作為社會經濟生態環境發展中的關鍵要素，其所面臨的嚴峻形勢已成為當前全球治理的重大挑戰[2]。近幾年，全國各級政府都在大力倡導企業的綠色轉型，物流產業也在積極響應國家號召，采取各種方法來節約資源，減少排放對環境的污染。《“十四五”現代物流發展規劃》中提出，將推動物流提質增效降本作為“十四五”時期現代物流發展的重要任務，把推動物流業發展作為改善產業發展和投資環境的重要抓手，深入推進物流領域節能減排，進而推動區域經濟增長[3]。因此，“水—能—碳”三維足跡的耦合研究對推動物流產業綠色可持續發展具有重要意義。

馬國亮等（2024）[4]以甘肅省隴南市為例，構建了隴南市經濟-社會-物流產業耦合協調度指標體系；王紅等（2022）[5]測算了中原城市群的物流產業與經濟發展各自的發展水平及耦合協調度，又進一步采用地理加權回歸模型實證分析了兩業耦合協調的主要驅動因素；郭子雪等（2022）[6]以京津冀作為研究對象，構建物流產業與區域經濟的耦合協調發展水平評價模型，對京津冀物流產業與區域經濟的耦合協調發展水平進行實證研究；楊揚等（2023）[7]利用耦合協調度模型評析云南省低碳物流和區域經濟發展現狀，并分析影響雙方協調發展的因素；王保乾等（2023）[8]研究分地區與分部門間的水—能—碳耦合關系。

綜上所述，水—能—碳足跡關聯研究已取得豐碩成果，然而大多數文獻只聚焦于“水—能”“能-碳”“水—碳”兩要素之間耦合關系，少有針對“水—能—碳”系統關聯進行分析。就物流產業而言，大多數學者從物流產業與經濟發展的耦合角度展開討論，少有探究物流產業水—能—碳足跡之間的耦合協調發展情況。本文聚焦中國物流產業水—能—碳三維足跡，運用改進耦合度和耦合協調度模型，對比整體產業探究2002—2022年中國物流產業分時期水—能、水—碳、能-碳及水—能—碳足跡耦合水平的時間演化趨勢，對物流產業三維足跡的耦合協調發展具有現實意義，以期推動物流產業綠色可持續發展。

2 數據測算及研究模型建構

2.1 足跡測算

2.1.1 投入產出表介紹及修正

為解決經典Leontief投入產出模型對多產業資源動態聯動無法進行有效解析等問題，學者提出WCE、WLS兩種方法。WCE法借助雙參數信息權重矩陣元素，保障了各數據矩陣系數波動平穩性，且根據不同情況設置更新公式，有效減少了信息損失度；WLS法根據數據矩陣系數變化設置不同權重，以更好地確保系數平穩性和數據精準度。WLS和WCE函數均是基于距離的測算，可將兩者進行聯合，綜合構建修正WLS-WCE模型[9]，以保證流量精度和系數矩陣的穩定性。

2.1.2 全足跡投入產出測算模型構建

（1）直接消耗系數

直接消耗系數即為行業每生產一單位的產品或服務所直接消耗的資源量，也表示直接足跡強度。計算公式如式（1）。

式（1）中：xij表示產業部門，i為產業部門j提供的生產服務，Xj為產業部門j的總產出。

（2）全消耗系數

式（2）中：Q設置為區域生態足跡消耗系數的對角矩陣，矩陣元素qi=Qi/Xi，其中Qi分別為i產業部門的水資源消耗量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）全足跡投入產出測算模型

本文基于經典投入產出模型，利用WLC函數進行年份更新，設計全足跡投入產出測算模型CTF（Input-output calculation model of total footprint），公式如下：

式（3）中：T為產業部門全足跡矩陣，Y進一步修正為投入產出表的最終使用需求對角矩陣。

2.2 耦合模型

耦合模型通常被用于評價事物間的協調發展水平。大多數學者構建的耦合模型存在耦合度分布不均勻，導致協調發展度過于依賴綜合評價指數的問題。對此，王淑佳（2021）[10]提出耦合修正模型，以京津冀生態與經濟系統耦合模型為例進行驗證，證實修正后的耦合度模型、耦合協調度模型具有較好的效度。

2.2.1 傳統耦合度和耦合協調度模型

本文利用耦合度表示產業“水—能—碳”系統之間相互作用關系的強弱，故耦合度模型可采用公式如下：

式（4）（5）中：Uwi、Uei、Uci分別對應第i次產業水能碳產業部門的標準化效率指標，Ci表示第i次產業部門的耦合度，Ci[0，1]。

引入耦合協調度模型，更全面、更準確地評估系統之間的相互作用和協調發展程度，即：

其（6）～（8）中：D是“水—能—碳”足跡之間的耦合協調度，Ti反映了“水—能—碳”關系的綜合發展指數，α、β、δ分別為水、能、碳子系統的權重。

2.2.2 改進耦合度模型和耦合協調度模型

將水能碳子系統綜合評價值帶入耦合度模型，發現傳統C值偏向于1，使得D值更多依賴于T值，即子系統本身的發展程度，削弱了系統協同水平的作用，進而難以實現耦合協調度本身的價值和意義。為增加C值的區分度，克服傳統模型偏向1的問題，設計出將C值盡可能分散于[0，1]的模型，以此結合研究的水—能—碳組合，設置改進后的耦合度模型：

本文利用傳統和改進耦合度及耦合協調度模型進行測算，通過比較兩者之間的差異，使運算結果更具可靠性。耦合度和耦合協調度分類劃分標準如表1、表2所示。

3 結果與分析

3.1 物流產業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和改進后的耦合度模型，得到2002—2022年物流產業水—能、水—碳、能—碳及水—能—碳足跡耦合分布（圖1）。

基于傳統模型測算得出2002—2022年物流產業水—能、水—碳、能—碳及水—能—碳足跡耦合度分布區間為[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，難以實現有效區分。由圖1可知，改進模型測算得出耦合度分別分布于[0.3551-1]、[0.3318-0.9862]、[0.9869-1]、[0.9877-1]，出現顯著的耦合區間分布差異，對比結果證實了改進模型的優越性。

水—能、水—碳、能-碳及水—能—碳足跡耦合度分布總體波動上升，在2004—2005年呈下降趨勢，此階段中國物流產業的綠色技術發展尚處于起步階段，整體節能減排的技術水平較低。當時，物流產業的綠色技術和資源優化利用能力有限，企業缺乏有效的管理工具和技術支持來平衡水、能源和碳排放的關系，導致耦合度在這一時間段內回落。資源使用不均衡、管理粗放等問題尤為突出，限制了耦合度的提升?！笆濉逼陂g（2016—2020年）我國物流產業推出一系列政策措施，推動了物流基礎設施的建設、技術創新和綠色發展，物流產業進入加速發展階段，2018—2019年達到峰值，反映出物流產業在綠色可持續發展中的顯著進展。然而受新冠疫情影響，物流需求出現劇烈波動，全球供應鏈中斷，運輸效率下降，使得耦合度在2019—2020年有所回落。

3.2 整體與物流產業三維足跡耦合結果對比分析

為了進一步探討整體和物流產業水—能—碳三維足跡組合間的耦合階段性演化趨勢，本文分別計算得出2002—2011年與2012—2022年兩階段直接、間接、全足跡耦合協調度，分時期直接、間接、全足跡耦合協調度結果（表3）。

第一階段，整體產業和物流產業足跡耦合協調度均值分別為0.4731、0.6141，方差分別為0.0020、0.0140，整體處于中度失調衰退和初等協調發展區間；第二階段分別為0.8097、0.8489，方差分別為0.0009、0.0005，整體處于良好協調發展區間。第一階段的整體產業和物流產業雖然在協調水平上有所差異，但都面臨著明顯的挑戰，尤其是物流產業的表現優于整體產業時，波動較大。而在第二階段，兩者的耦合協調度均顯著提升，物流產業更是在綠色技術和優化措施的推動下取得顯著進步。

物流產業第一階段直接水—能足跡、直接水—碳足跡耦合協調水平低于整體產業耦合協調水平，物流產業的低水平耦合反映出其在資源管理和節能減排方面仍面臨較大挑戰；第二階段直接能-碳足跡耦合協調水平低于整體產業耦合協調水平，表明物流產業在能源使用與碳排放的協調管理方面仍存在一定改進空間。就整體產業而言，水—能—碳系統耦合協調度由中度失調衰退、輕度失調發展區間提升至中等協調、良好協調發展區間。就物流產業而言，第一階段到第二階段，物流產業各組合足跡的耦合協調度都有顯著提升，尤其是直接水—能足跡、直接水—碳足跡耦合協調度由第一階段的0.399、0.397增長為第二階段的0.817、0.809，由中度失調衰退區間提升至良好協調發展區間，這種跨越式的提升表明物流產業在這兩個關鍵足跡管理方面取得了顯著進展；全水—能足跡、全水—碳足跡、直接水—能—碳足跡耦合協調度由第一階段的0.596、0.588、0.531增長為第二階段的0.853、0.855、0.844，由輕度失調發展區間提升至良好協調發展區間，這一系列數據的提升進一步表明，物流產業在水、能、碳足跡的管理上已經實現了顯著優化；其他水—能—碳足跡組合間耦合協調度均由初等、中等協調發展區間提升至良好協調發展區間。直接能-碳足跡在第二階段各項足跡的耦合協調水平整體有所提升，耦合協調度為0.861，處于良好協調發展區間，但與其他足跡相比略有不足。

整體來看，第一階段物流產業耦合協調度略高于整體產業，但其波動較大，且在直接水—能和直接水—碳足跡上的協調水平較低。通過改進模型和優化措施，第二階段物流產業取得顯著進步，多個耦合協調水平提升至良好協調發展區間，且其耦合協調度均值略高于整體產業，表明物流產業在水—能—碳足跡管理方面實現了顯著的優化與提升。然而，雖然第二階段物流產業在資源管理上做出了很大努力，但能源結構的調整相對復雜，特別是在傳統的高碳能源的物流產業中仍占據較大比例，導致能-碳足跡耦合協調度相對較低。這也表明能源使用與碳排放的協調管理仍有改進空間，通過進一步引入綠色技術、優化能源結構，物流產業有望在未來實現更加高效的水—能—碳足跡管理，達到更高水平的耦合協調性。

4 研究結論與建議

4.1 研究結論

本文以中國物流產業為研究對象，構建2002—2022年中國物流產業水—能—碳足跡組合間的耦合模型，對比分析物流產業與整體產業水—能—碳足跡組合耦合度及耦合協調度時間演化情況。得出以下結論：

（1）在耦合度層面上，物流產業呈現波動上升趨勢。物流產業初期在技術應用和管理水平上較為滯后。隨著行業的轉型升級和技術進步，物流產業后期實現了顯著提升，耦合度逐步接近甚至超越整體產業。

（2）在耦合協調度層面上，物流產業初期表現出較低的協調水平。后期多項耦合協調度指標達到良好協調的發展區間，并且整體均值略高于整體產業。

（3）物流產業在能-碳足跡的耦合協調上仍有較大提升空間，物流產業將在未來實現更高水平的綠色可持續發展，并成為推動國家經濟高質量發展的關鍵力量。

4.2 研究建議

4.2.1 推動綠色技術創新與應用

政府應鼓勵企業采用節能減排技術，尤其是在運輸、倉儲和包裝等環節，推廣使用電動和氫能等清潔能源運輸工具；通過優化運輸路線和倉儲布局，提高能源利用效率，降低碳排放；推動數字化和智能化技術的應用，利用大數據和人工智能優化物流網絡，減少不必要的能源消耗，全面提升物流產業的綠色發展水平。

4.2.2 加強政策引導與物流行業協同發展

政府應制定更加明確的政策框架，通過設立碳排放交易機制、能源效率標準和綠色補貼等措施，引導企業相應減少水、能、碳足跡；政策應鼓勵跨行業技術合作，通過技術共享、資源整合和政策引導建立物流產業與制造業、農業等其他產業的合作平臺。

4.2.3 推進綠色供應鏈管理與合作

物流企業應與供應鏈上下游的合作伙伴密切協作，建立綠色供應鏈聯盟，推動全鏈條的節能減排。在供應鏈的每個環節實施嚴格的環保標準，從源頭減少水、能、碳足跡。同時，推廣綠色采購政策，優先選擇環保標準高的供應商，推動供應鏈整體的綠色轉型，實現更高水平的耦合。

參考文獻

錢文杰，陸敬筠.物流行業綠色發展與經濟發展耦合協調度分析[J].物流科技，2024，47（3）：83-87.

張敏.資源型區域產業部門“能-水—碳”耦合[D].大同： 山西大學，2020.

吳晗.長江經濟帶物流業對經濟增長與生態環境協調發展耦合作用研究[J].技術與市場，2024，31（5）：141-149.

馬國亮，馬曉翠，楊芳，等.區域經濟-社會-物流產業耦合協調度研究： 以甘肅省隴南市為例[J].物流科技，2024，47（13）：85-90.

王紅.中原城市群物流產業與經濟發展耦合協調的時空格局與驅動因素[J].商業經濟研究，2022（23）：158-162.

郭子雪，曹秀萌.低碳視角下物流產業與區域經濟耦合協調發展： 以京津冀為例[J].河北農業大學學報（社會科學版），2022， 24（2）：16-24.

楊揚，李燕.低碳物流與區域經濟耦合協調研究： 以云南省為例[J].生態經濟，2023，39（6）：86-92+142.

王保乾，肖佳慧.長江經濟帶省際貿易隱含水—能—碳耦合關系研究[J].水利經濟，2023，41（1）：47-54+61+104-105.

楊傳明.新舊常態中國產業全碳足跡復雜網絡比較[J].自然資源學報，2020，35（2）：313-328.

王淑佳，孔偉，任亮，等.國內耦合協調度模型的誤區及修正[J].自然資源學報，2021，36（3）：793-810.