甘蔗

科学分类
界	植物界 Plantae
门	被子植物门 Magnoliophyta
纲	单子叶植物纲 Liliopsida
目	禾本目 Poales
科	禾本科 Poaceae
属	甘蔗属 Saccharum
种	甘蔗 Saccharum officinarum
学名
Saccharum officinarum L.
别名
糖蔗、竹蔗、甘蔗蔗、秀贵甘蔗
原产地
东南亚—新几内亚（巴布亚新几内亚）
主要分布
巴西、印度、中国、泰国、巴基斯坦、墨西哥、澳大利亚等

甘蔗（学名：Saccharum officinarum L.），是禾本科甘蔗属多年生高大草本植物，茎秆富含蔗糖，是全球最重要的糖料作物。甘蔗提供的食糖占全球食糖总产量的约80%，其余20%来自甜菜。甘蔗原产于东南亚和新几内亚地区，数千年来经人类引种和选育传播至全球热带和亚热带地区。全球甘蔗种植面积约2600万公顷，年总产量约19亿吨，巴西、印度、中国、泰国是主要生产国。甘蔗榨糖后的副产物——蔗渣、糖蜜、滤泥——分别可用于制浆造纸、发酵制酒精和生产有机肥料，使甘蔗成为能源转化效率极高的生物质作物。

植物学史

甘蔗的起源和驯化中心位于东南亚—新几内亚地区，具体而言是现代巴布亚新几内亚至印度尼西亚群岛一带。甘蔗属（Saccharum）物种的遗传多样性最高区域集中在新几内亚的巴布亚新几内亚。巴布亚新几内亚的高原和新几内亚岛屿的土著称野生甘蔗为"tebu"，在新石器时代便开始咀嚼野生甘蔗秆以获取甘甜汁液，并逐步开始有意识地栽培、选育那些茎秆粗壮、汁液甜美的单株。考古学证据和语言学证据都支持甘蔗驯化发生在距今约8000至10000年前的新几内亚地区。在巴布亚新几内亚的海拔1500至2000米高原遗址中发现了距今约3000至4000年前的新几内亚黑曜石和甘蔗相关的遗迹信息。

从新几内亚出发，甘蔗随南岛语族的航海迁徙向东西方向传播——向东至太平洋的——所罗门群岛、瓦努阿图直至斐济；向西经印度尼西亚群岛传至东南亚大陆、印度和太平洋诸岛。甘蔗约在公元前800至600年从孟加拉湾到达印度次大陆。古代印度人用甘蔗制糖的技术走在世界前茅。印度梵语文献——尤其是公元前300至400年的《摩奴法典》及《阿闼婆吠陀》中——首次在人类历史中以文字记载了甘蔗及其制糖技术。"糖"的英文"sugar"、法文"sucre"、阿拉伯文"sukkar"均源自梵文"śarkarā"，意为"沙粒状的甜味物"——由此可见印度对世界制糖业的巨大贡献。

糖料的技术进一步从印度向西方扩散。公元前327年亚历山大大帝远征印度期间，希腊随军学者首次记述了"不用蜜蜂就从芦苇中产出蜜的神奇植物"——这之后约500多年公元600至700年间一种可靠的生产固体蔗糖的技术在波斯（今伊朗）被完善——波斯人在印度粗糖法的基础上发明了用石灰澄清汁液和煮糖提纯的工艺。7世纪阿拉伯帝国时期——随伊斯兰教的传播——甘蔗种植和制糖技术从波斯扩散至地中海南岸的北非和伊比利亚半岛（今西班牙南部、西西里岛）。十字军东征后将蔗糖技术传入欧洲内陆。15至16世纪西班牙人和葡萄牙人在大西洋岛屿（马德拉群岛、加那利群岛、圣多美岛）以及随后在中南美洲殖民地大肆发展甘蔗种植业。所谓"蔗糖革命"的发动中心开始转移至西半球。

甘蔗传入中国的历史也极其渊源久远。春秋战国时期的古籍中已经出现了"柘"字并被解释为一种"甘甜杆茎"的植物。可靠的考古证据方面——湖南长沙马王堆西汉古墓出土的竹简上记载有"柘"字。中国种蔗制糖的可靠文献记载出现在三国时期吴国的《南州异物志》（公元3世纪）——该书对"甘蔗"有详细明确的栽培和制糖描述。唐宋之际，中国南方甘蔗种植和制糖技术趋于成熟，蔗糖作为商品流通。南宋时期中国的制糖技术已完全成熟——福建、广东、四川（今四川盆地）已广种甘蔗，当时的手工红糖生产技术是中国古代手工业食品加工的杰出代表。

形态特征

甘蔗为高大多年生C4草本植物，茎秆直立，株高2至6米，粗壮者直径可达2至5厘米。在热带适宜条件下，甘蔗可连续宿根生长数年（一般栽培上2至3年后复种）。

根： 须根系。甘蔗根系发达而细密——由插条基部的茎节萌发生出不定根并形成多层次的须根系统。根系主要密集分布于土壤表层30厘米范围内的浅土层——向水平方向的伸展通常可达茎秆基部半径约100至150厘米不等。

茎： 主茎直立，圆筒形（带浅表纵向条纹），节和节间清晰。节间长度和形状因品种而异——有圆筒形、纺锤形、鼓形等。茎的颜色也因品种和生长条件差异显著——嫩绿色、紫色、红紫色、黄绿色等。茎的髓部填充着大量薄壁细胞——蔗糖在茎秆髓部薄壁细胞的液泡中随成熟而大量合成、运输和储存起来。成熟甘蔗茎秆的糖分主要累积在节间的中下部。茎表面光滑或被有蜡粉。节上的叶痕和芽痕排列规律——每个茎节上有1至2个休眠芽，可在适当时萌发生成侧枝或替代主茎。

叶： 互生，2列排列。叶片——宽而长呈线状披针形，长1至1.8米，宽5至10厘米。中脉白色明显粗壮。叶片边缘具细锯齿（锋利——会割伤裸露的皮肤行走在甘蔗田的人可轻易被割伤）。叶片着生有发达的叶鞘（紧密包裹茎节）。叶面较粗糙，具稀疏绒毛或无毛。叶色深绿或紫绿色。叶鞘基部有毛和纤毛区域形状在不同品种中存在差异。

花： 顶生大型圆锥花序——长30至90厘米，银白色或淡紫色，被细毛覆盖。小花成对互生排列在小穗中——雄性在先、两性花在后或两性花及不育花变异——甘蔗品种由于长期以无性繁殖为主——许多现代栽培品种不开花（或极难开花）。在科研热带的低纬度合适条件和日照等因子的诱导下甘蔗正常发育出圆锥花序并产生可育种子。花具有雄蕊3枚（花药黄色或紫褐色）、羽毛状柱头2枚。

果实： 颖果——细小（长约1至2毫米、成熟后呈褐色至深栗色）。有性种子千粒重仅30至50毫克——极其微小，这也是为什么甘蔗生产上从不采用但却播种繁殖、而一律使用无性繁殖茎段扦插的根本原因之一。

近种区别

甘蔗属（Saccharum）中有6个公认物种，都属于甘蔗复合体：S. officinarum（高贵蔗）、S. spontaneum（野甘蔗/甜根子草）、S. robustum（大茎野生蔗）、S. sinense（中国蔗/竹蔗）、S. barberi（印度蔗）和S. edule（食用花序蔗）。现代栽培甘蔗品种主要是以S. officinarum为母本、S. spontaneum为父本经过反复杂交选育的种间杂种后代——统称为"热带种×野生种杂交种"。

Saccharum spontaneum（野甘蔗）：世界性分布的热带—亚热带禾草——植株纤细、茎秆分蘖多、糖分极低但具有极强的抗病虫抗逆性——在育种中作为抗性基因的供体来源。Saccharum sinense：被认为起源于印度或中国西南、含中国西南和东南亚的地方种。是重要的传统中国竹蔗和制糖原料。

主要种类

甘蔗品种非常丰富，全球在商业生产中使用的主要品种数以百计，按用途分类主要有：

糖料甘蔗： 要求茎秆中蔗糖含量高（12%至17%）、纤维率在11%至15%、蔗汁纯度好、出糖率高。当前占全球甘蔗种植面积的绝大多数——主要来自现代杂交品种。

果蔗（水果食用甘蔗）： 茎秆脆嫩、汁多味甜、蔗渣疏松（易嚼可咽）。如中国的"黑皮果蔗"（广东甘蔗品种）、"黄皮果蔗"（浙江、福建）等。果蔗与糖蔗的涵养的化学成分基本类似但纤维素含量和硬度不同。

能源甘蔗： 由糖料甘蔗与野生蔗（S. spontaneum）等近缘种杂交选育——突出高生物质产量和纤维含量，用于直接燃烧发电或纤维素乙醇生产。

生长环境

甘蔗为典型的热带—亚热带C4高光效作物。光合效率极——日产干物质在C4作物中居相对领先的地位（每平方米每日5至10克干物质）。甘蔗生长最适温度30至35摄氏度——温度低于20摄氏度生长缓慢——低于10摄氏度发生寒害、零下温度可冻死生长点。全生育期通常长达10至18个月不等（品种和地区气候因素决定）。年需降雨量1000至2000毫米且分布较为均匀——同时需保证充足光照（年日照时数要求约2000至2800小时）。对土壤要求较宽——从热带中等肥沃的冲积土、壤土、火山土至砖红壤均可行——但对排水条件要求较高、不耐渍涝。土壤酸度以pH 6至7.5为最佳。甘蔗种植区域的纬度上限为北纬35度和南纬35度左右（中国最南的海南到最北的河南均有甘蔗种植）的宽广亚热带地区。

分布范围

甘蔗在热带和亚热带地区广泛种植。巴西是世界上绝对领土最大的甘蔗生产国（年产量约7.5亿吨以上），巴西不仅大量生产蔗糖——还以甘蔗乙醇作为国家主推的机动替代燃料（约占巴西机动车辆燃料供应的40%左右比例），其甘蔗种植核心区在圣保罗州等东南部地区。印度（年产量约4.2至4.5亿吨）为甘蔗面积最大的国家——主产区在北方邦、马哈拉施特拉邦和卡纳塔克邦。中国（年产量约1.0至1.1亿吨）——甘蔗产区主要分布在广西、云南、广东、海南四个省份（其中广西超过全国甘蔗种植面积和蔗糖产量的60%以上）。泰国产糖出口量在全球排名第三。巴基斯坦、墨西哥、哥伦比亚、澳大利亚等国也都拥有大面积甘蔗农场。

繁殖方法

甘蔗生产上全部采用无性茎繁殖（扦插），因为这个物种长时间以杂交园艺的种间杂种的形态存在，开花不整齐且多数优良品种完全不育——无法通过有性种子稳定的生产。

蔗茎种苗准备： 采用充分成熟甘蔗茎秆作为蔗种——取茎秆从半段及上部分，截取成约二至三个芽眼的茎段（双芽苗或三芽苗）为繁殖单元。

催芽及育苗： 对种苗可能进行温水浸种（50摄氏度左右处理30分钟）防病，现代大规模种植直接用处理后种茎直播于田间。

播种： 播种时需要在已翻耕开行和施底肥的耕地中置种行使种的芽位于两侧，覆土2至5厘米。行距通常80至140厘米不等之间的间距以适应当地机械类型和土壤肥力状况。每公顷播种量约5至10吨种苗。

宿根管理： 甘蔗连续多年宿根栽培（一季收获后，留地面部分在土中的根系和茎基等待三年左右后才翻耕复种），宿根田管理需及早清理蔗叶、破垄松土、追肥和及时补苗以保证高产。

生长期管理： 甘蔗生育前期（苗期至分蘖期）需注意保证水分和追肥加速早期封行——拔节至伸长期（营养生长期最重要阶段）——需要大量钾肥和氮磷配合以促进节间伸长和糖分积累。后期（工艺成熟期）逐渐控水提高蔗茎中蔗糖分的积累。

主要价值

制糖： 甘蔗是最主要的糖料作物——提供了全球约80%的食糖产能。蔗糖是人类烹饪和食品工业中最广泛使用的天然甜味剂（富含热量和可提供的能量和口感改良）。

酒精和生物能源： 巴西的成功案例证明甘蔗乙醇直接替代汽油作为内燃机燃料（E100——纯乙醇）或与汽油混合（E25——混有25%乙醇的汽油）大量投入使用且价格性能比已基本能够与石油基燃料竞争。甘蔗渣也可以在专用的生物质发电厂中燃烧产生热能和电力。

蔗渣： 甘蔗榨糖后约产生占总体重约25%至35%的蔗渣纤维——可造纸浆（蔗渣浆板的纸张可基本替代部分木浆）。蔗渣还可用来制成板材（中密度板）、蔗渣模压餐具、饲料、生物质颗粒燃料等。

糖蜜： 制糖过程产生的剩余糖蜜含有大量残留的可发酵糖分（约45%至55%），是酿造朗姆酒和制取酵母和柠檬酸、酒精的重要工业原料。

滤泥： 甘蔗制糖过程中沉淀获得的滤泥含有丰富的有机质、氮、磷、钾和活性成分——加工后是一种高效有机肥料。

参考文献

1. 中国农业科学院甘蔗研究所主编.《中国甘蔗栽培学》. 中国农业出版社, 2016.
2. 陈如凯, 李奇伟.《甘蔗遗传育种与栽培》. 科学出版社, 2015.
3. James, G. (ed.) Sugarcane. 2nd ed. Blackwell Science, 2004.
4. 张跃彬, 刘少春.《现代甘蔗栽培技术》. 中国农业出版社, 2017.
5. Moore, P. H., & Botha, F. C. (eds.) Sugarcane: Physiology, Biochemistry, and Functional Biology. Wiley-Blackwell, 2014.
6. FAO. Food Outlook – Biannual Report on Global Food Markets. FAO, 2023.