人类对化石能源使用量急剧增加，已经导致气候变暖和极端恶劣天气频繁发生等生态环境灾难性后果。以低能耗、低排放和低污染为标志的可持续发展理念日益成为各国制定规制的指导思想，低碳经济正成为全球关注的热点，同时也对供应链管理提出新挑战。我国供应链企业要获得未来竞争的主动权，走低碳发展道路是必然选择。鉴于目前学术界与企业界对低碳供应链管理的研究和实践尚处于起步阶段，关于投资决策机制及成员关系协调等方面的文献非常少见，本文运用博弈论、激励理论并结合实物期权和最优控制理论，基于现实需要，借鉴已有研究成果与实践经验，在碳排放权限制与交易且消费者具有低碳偏好的情境假设下，设定由制造商与零售商组成的二级供应链为研究对象，同时考查碳排放权和低碳产品两个交易市场，重点研究供应链低碳投资伙伴关系构建、上下游企业低碳投资协同决策策略、提升供应链低碳减排投资水平与低碳产品促销水平的激励机制以及考虑不确定性因素的供应链低碳投资决策优化问题。根据上述研究思路，本文主要研究内容包括以下四个部分：（1）探讨碳限制与交易政策下供应链低碳投资决策的理论体系：分析碳限制与交易政策对供应链企业投资与运营的影响、供应链企业间减排效率的差异性以及竞争合作关系具有的博弈属性，建立供应链企业低碳投资决策的理论框架。并结合当前研究现状与现实需要，指出本研究工作的必要性和迫切性。（2）探讨供应链低碳投资伙伴关系构建：通过分析低碳合作伙伴关系的特点及其对供应链低碳投资的意义，提出低碳合作伙伴的选择原则以及合作策略，并依据企业资质、产品服务、业务运营、环保低碳与合作能力等5个准则构建供应链低碳合作伙伴评价指标体系，建立基于熵权TOPSIS法的评价选择模型，结合实例验证该方法的有效性与实用性。（3）探讨供应链低碳投资协同决策策略与激励机制：针对零售商主导和制造商主导这两种供应链模式下的低碳投资进行研究，以契约为主要手段，分别构建碳交易环境下两级供应链低碳投资的分散决策、协同合作决策情形下的博弈模型，推导博弈均衡，讨论协同决策的实现与激励机制的构建。通过建立制造商批发定价策略以及基于Rubinstein讨价还价模型的收益共享契约，实现低碳投资帕累托最优剩余收益的分配以及供应链的协调。（4）探讨不确定性条件下供应链低碳投资决策优化策略：分析碳交易环境下供应链低碳投资的期权博弈特征，运用实物期权与博弈论的相关知识，建立典型的期权博弈理论模型、考虑不确定性的供应链低碳投资决策的基本模型、供应链内部企业间竞争的期权博弈模型、链间竞争的供应链整体低碳投资期权博弈模型，并分析各自的投资价值、投资门槛以及均衡策略。本文的主要创新之处有以下几点：首先，提出供应链低碳投资所面临的“两个市场”——碳交易市场与低碳产品市场联合决策的概念；其次，从博弈视角对基于主导型供应链低碳投资协同决策问题进行研究，分别建立非合作与合作博弈下供应链低碳投资决策模型；再次，针对主导型供应链低碳减排投资以及低碳产品促销投资问题，分别给出激励措施与优化策略；最后，针对不确定性条件下供应链多种竞争关系开展研究，将实物期权与博弈论相结合运用到供应链低碳投资时机研究中，并通过算例证明该方法的有效性。