禾本科甘蔗属作物，学名Saccharum L，，多年生草本植物。是主要的糖料作物，其种植面积约占世界糖料作物的57%，产糖量占70%以上。甘蔗的生物产量比较高，也是一种可再生的能源植物。蔗茎脆嫩多汁、清甜可口的品种，适于作为新鲜水果，称为果蔗。蔗茎制糖后的副产物有蔗渣、废蜜、滤泥和田间残余物蔗梢、蔗叶等，是造纸、饲料、纺织、化工、食品和医药等的重要原料，又可作多种食用菌的培养料。

甘蔗起源主要有三种说法：其一，起源于中国。根据文献记载，中国是最早用文字记述甘蔗的国家。在公元前3世纪初，春秋战国时代的《楚辞·招魂》里就有甘蔗制品“柘浆”的记述，“柘”字是“蔗”字的古字；公元前1世纪，刘向的《杖铭》中载有“都蔗虽甘，殆不可杖”：公元1世纪，张衡《七辩》注云“沙糖柘蜜乃其等类，闽王遗高祖石蜜十斛……”。上述说明早于公元前3世纪，中国已用甘蔗制糖：1935年，H.И.瓦维洛夫提出，世界栽培植物有八大起源中心，甘蔗的起源中心在中国。根据对有关甘蔗生理和形态构造等研究，证明割手密野生种S.sponta-neum L.和中国栽培种，S.sinense Roxb.emend Jes-wiet最为古老。1974年，A.G.亚历山大（Alexander）发表的蔗属品种光合活动光谱；1983年，周可涌等学者对甘蔗叶片光合膜面积的比较研究，均给予证明。其二，起源于印度。主要是根据公元前327年，亚历山大东侵印度时，他的随从执事记录：“看到当地人咬食一种稀奇芦苇，没有蜂的任何帮助会产生一种蜜。”而推论的。但当时当地尚无糖和甘蔗的名称。印度文称中国和糖是一个同义字，因为糖是由中国传到印度去的。其三，起源于伊里安。20世纪20年代E.W.布朗蒂斯（Brandes）等人到伊里安内地探险，看到当地人栽培热带种甘蔗（S.officinarum L.）和自然生长的大量割手密野生蔗，并发现了大茎野生种（S.robustum Brandes et Jeswiet），推论甘蔗起源于伊里安。以后的研究认为，热带栽培种和大茎野生种是杂交和自然变异而来的，还是年轻植物。

中国是世界上植蔗制糖最早的国家，公元3世纪，曹丕的《感物赋》中记载：“掘中堂而为圃，植诸蔗于前庭，涉炎夏而既盛，迄凛秋而将衰”，说明了当时黄河流域甘蔗生长和栽培情况。公元5世纪末，陶弘景的《名医别录》一书中已有宿根蔗栽培和棉花套种甘蔗的记载。公元6世纪，贾思勰著《齐民要术》一书中已有关于甘蔗对土壤要求的记述。宋朝王灼的《糖霜谱》是世界上最早的专著，比较系统地记述了甘蔗的轮作、土壤耕作、播种期、播种方法、施肥方法、田间管理及蔗种贮藏等一系列栽培技术。公元13世纪，元朝司农司编的《农桑辑要》，也较系统地记述了甘蔗的整畦、行播卧栽等技术。17世纪（明朝）宋应星的《天工开物》中载有“芽长一二寸，频以清粪水浇之……浇粪多少，视土地肥硗，长至一二尺，则将胡麻或芸薹枯浸和水灌，灌肥欲施行内。高二三尺，则用牛进行内耕之。”并对甘蔗制糖技术及其工具作了详细介绍和图解。

种蔗制糖在世界的传播。据日本人岛仓龙治著《冲绳——千年史》记述，公元754年，由唐朝鉴真和尚将制糖法传入日本；福建省泉州在唐朝时期已向外通商：宋朝已成为世界著名大商港，阿拉伯人来往最多，种蔗制糖技术可能即由福建省泉州传往中东，再经地中海传入意大利和西班牙；公元1490年哥伦布第二次去美洲时，将甘蔗带去并植于圣多明哥，以后逐渐传入美洲各国；南洋种蔗制糖，系由中国侨民传往：18世纪，遍及全世界。

全世界自37°N～35°S之间，均有甘蔗种植，以25°N～25°S之间最多。世界上有90多个国家或地区种蔗制糖。据联合国粮农组织统计，1984/1985榨季世界甘蔗收获面积为1589.5万公顷，平均每公顷产原料蔗58.87吨，总产量为93576.9万吨，产粗糖6339.6万吨。主产国有巴西、印度、古巴、墨西哥、中国、巴基斯坦、美国、哥伦比亚、澳大利亚、菲律宾、南非、泰国、阿根廷、多米尼加和印度尼西亚等，年产蔗糖均在100万吨以上。平均每公顷产蔗在150吨以上的有伊朗、埃塞俄比亚和美国的夏威夷。这些国家或地区的甘蔗生长期都在一年半至两年。

中国在1840年（鸦片战争）前，产糖量居世界首位（包括甜菜糖），是主要的出口国。1840年以后，降为世界五大产糖国之。1894年（中日甲午战争），日本侵占了中国的台湾省，中国成为食糖的进口国。1950年以后，蔗糖生产逐渐恢复。20世纪80年代初期，年产蔗糖约400多万吨。其中，大陆每年种植甘蔗约60万公顷，平均每公顷产蔗50吨左右，年产蔗糖300多万吨；台湾省通常种植甘蔗约10万公顷，平均每公顷产蔗80吨左右，年产蔗糖约80万吨。

中国蔗区主要分布在广东、台湾、广西、福建、四川、云南、江西、贵州、湖南、浙江、湖北等省（自治区）；西藏、安徽、江苏、河南、陕西、山东、河北、北京等省、市（自治区）也有少量种植。

中国是世界蔗糖贸易的先行者。福建省泉州可能在唐朝已有蔗糖出口。意大利人《马可·波罗游记》记载，他在旅途所经各地，于1275年到达中国，只在中国浙江省的杭州、福建省的福州和尤溪等地看到生产甘蔗，以及印度人来中国购买蔗糖的情况。明朝王世懋《闽部疏》有“泉漳之糖无日不走分水岭”的记载。明朝陈懋仁的《泉南杂志》载有“甘蔗秆小而长，居民磨以煮糖，泛海售商”。清朝《续文献通考》三百八十五卷引吴承洛《实业调查报告》说：“19世纪中叶以前，中国所产蔗糖畅销国内外，即远如不列颠三岛，亦有华糖踪迹”。彭泽益编的《中国近代手工业史资料》也述到“广东省东莞以糖业为生的人，十居其四。白糖售于东西二洋。次白者售之四方”。生啖之果蔗，中国古书记载也很多，也是出口商品。

食糖（包括甜菜糖）是国际贸易的重要商品。主要出口国有古巴、法国、阿根廷、澳大利亚和菲律宾等。主要进口国有苏联、美国、中国、日本和英国等。据美国农业部1984年的农业统计资料，1980～1982年世界食糖每年总贸易量为2729.3～3063.5万吨。

图1 甘蔗植株形态

甘蔗的植株在一定条件下生长锥可分化为有性生殖器官，出现孕穗、抽穗、开花乃至结实。一般株高3米左右，抽穗后可达4米以上（见图1）。

根

须根系。用子实播种的，先产生一条种根，或称初生根。生产上用蔗茎做种，由节上的根点产生种根，一般较纤细、寿命较短，也称临时根。从新蔗株基部节上的根点长出的根，称苗根或次生根，较粗壮，寿命长，也叫永久根。通常在幼苗长出3片真叶时发生（见图2）。宿根蔗芽由于原始叶较多，有的在出现真叶前就长出苗根。同一株上，从下部节产生的苗根比上部节产生的粗，节位越高的越细。苗根多分布在表土层30厘米左右处，分为表根，支持根和深根群（见图3）。表根分布于土壤表层，支根多，吸收力强；支持根与地面成45°～60°斜向下伸，支根较少，吸收力弱，主要是固定支撑蔗株；深根群是由许多条根扭成束，向下延伸，深可达5米左右，以吸收土壤深层的水分；地下水位高的田地，没有深根群。根的吸收能力与根毛的关系密切，根毛越多，吸收力越强，株龄6个月左右的蔗株，根毛最多。在田间相对湿度大、通气不良或遭受病虫为害时，有的品种地上部茎的根点也萌发成根，称之气根。

图2 甘蔗种根和苗根

图3 甘蔗的根系

茎

分主茎和分蘖茎。由原来蔗种上的芽萌发长成的茎，称为主茎；由主茎基部侧芽萌发长成的茎，称为第一次分蘖茎，从第一次分蘖茎长出的，称为第二次分蘖，其余类推。第二次以后的分蘖成茎者都很少（见图2）。

茎圆柱形或略带弯曲，由节和节间组成，实心，如绵心或空心是不良性状。蔗茎的伸长，是靠节数的增加和节间的伸长。茎的增粗，主要是靠茎部细胞体积增大，它开始于节间伸长之先，结束于节间伸长停止之后。各个节间的伸长，是自下而上按严格次序进行的。当某一节间正处在旺盛伸长增粗时，若遇到不良条件，这个节间的生长便受到抑制，当条件好转时，此节间的组织已老化，被上一节间的生长所轮替，以后成为正常节间之中嵌有不正常的短小节间。蔗茎上每个节与节间的生长，都受着生其上的叶所影响，直至叶鞘松开，节间外露，生长才停止。茎色自淡黄、绿色以至紫黑色，还有花条纹等。同一蔗茎，因受阳光照射的程度不同，色泽也不一样；照射程度大的，不但色泽加深，甚至原来绿色的也变为带红色。茎表面覆盖有表皮细胞的分泌物——蜡粉。每个节间上部有一圈较厚的蜡粉，称为蜡粉带。蜡粉被霉菌寄生后，成为黑色粉状物。节与节间相接处为分生组织，称之生长带或生长环；节间伸长即由其细胞分裂和长大而成。每节着生一芽，二芽以上的极少见。芽由芽鳞及其包被的原始叶和生长点组成，有尖三角形，卵形、倒卵形、五角形、菱形、圆形、椭圆形、长方形等，因品种而异。芽两侧有膜状芽翼，其宽窄、长短和位置高低可影响芽形。根点是根的原始体，中央色深，成行排列在生长带与叶痕之间，称为根带。根点排数多少、根带宽窄和形状与品种有关。节间的形状有圆筒形、腹胀形、细腰形、圆锥形、倒圆锥形和弯曲形等，是识别品种的根据之一。其长度和粗度也因品种而不同，但受生长期中环境的影响甚大。自芽底直至节间，有一条稍凹入的沟，称芽沟；节间表皮老化后，有时会出现不规则的小纵裂，称木栓裂缝，结合一起即成为木栓斑块；有的裂痕深入节间组织内部，并常延至生长带，称为生长裂缝或水裂，也都因品种而有差异（见图4）。

图4 蔗茎形态

蔗茎内部主要为维管束和薄壁细胞。蔗糖即贮藏在薄壁细胞的液泡内。节间内的薄壁细胞多，维管束多呈纵向平行；节内薄壁细胞少，维管束多，且有分支，除一部分平行伸入上部节间外，大部分集中在芽和根点下，故节较硬，含水分和糖分少（见图5）。

图5 蔗茎横切面

叶

由叶片和叶鞘组成。每节一叶，互生在茎两侧。叶片表面粗糙，有硅细胞突出形成的刚毛，叶缘锯齿状，叶片宽度与节间粗细成正相关。孕穗后出现的止叶（或称剑叶、旗叶），叶片短而叶鞘特别长。叶鞘表面一般具蜡粉，有刺毛。叶鞘基部与节基部相连处有明显的隆起，称为叶节（叶鞘节）；与叶片相连处称叶环；叶环土有叶舌、叶耳、肥厚带等附属器官（见图6）。叶片姿态因肥厚带的大小、厚薄、形状和叶片中脉发达的程度，而成为疏散、弯散、斜集和挺直等。

图6 蔗叶的形态

叶片内部有大、中、小三种维管束，维管束外有一圈排列整齐的大细胞，称为束鞘细胞，含有叶绿体，是甘蔗光合效能高的原因之一。束鞘细胞圈外为叶肉细胞。叶片的上表皮有巨型细胞（贮水细胞），吸水膨胀，使叶片开展，干燥时，失水收缩，使叶片卷缩（见图7）。

图7 蔗叶的横切面

花和子实

甘蔗花穗为复总状花序，由主轴、支轴、小支轴及小穗梗和小穗组成。每一小支轴节上着生两个小穗，上部小穗较小，有柄，下部小穗大，无柄。小穗基部有丝状毛。每个小穗由外护颖、内护颖、不孕外颖、孕内颖及小颖组成，通常小颖缺。花具三雄蕊，一雌蕊及二鳞片。子房单室，柱头分叉，羽毛状。花药深紫色者多。子实为颖果，成熟时呈棕色，长卵形，长约1.5毫米，宽约0.5毫米（见图8）。

甘蔗从播种到收获，可分为发芽期、成苗期、分蘖期、伸长期和工艺成熟期。以有性杂交育种为目的的还继续有生长锥分化直至种子成熟。即生理成熟期。各时期都有不同的内在生理生化过程，和对外界条件的不同要求。

图8 甘蔗花和果实

温度

甘蔗的萌发生长以30℃左右为最适宜。种子发芽所需的最低温度为18℃，适宜温度为26～30℃。蔗节上的芽在13℃以上就能萌发，30～32℃为萌发的最适温度，超过40℃对萌发不利。蔗节上根点在10℃即可萌动，20～27℃最为适宜。幼苗需在15℃以上才能生长。土温高低对永久根发生迟早关系很密切。20℃以上才能发生分蘖。据研究，在30℃以内，根际温度与分蘖率成正相关。蔗茎伸长的最适温度为32℃左右，低于20℃，伸长缓慢；超过35℃，开始生长快，不久即缓慢下来；40℃还可进行微弱的光合作用。

光照

甘蔗为喜光作物，光饱和点高，光补偿点低。光照强度达10万勒克斯，光合强度仍未达最高峰，甚至有的品种光饱和点高达17.7万勒克斯。光补偿点在577～1841勒克斯。光呼吸强度为0.07毫克（CO₂）/分米²/小时，光呼吸消耗只占总光合产物的0.5%以下。CO₂补偿点低，光合效率一般可达50克/平方米/天以上（干物质）。光合作用对光谱的吸收范围较广，具有两个高峰，其一在蓝光区（波长480毫微米），其二在红光区（波长620～695毫微米）。光与开花关系密切，主要取决于光周期，即每天光和暗交替时间的长短。大多数品种花芽分化的引变日照长度为12～12.5小时，以后要求逐渐略微缩短。在花芽引变期（即在花芽分化之前诱导花芽分化的时期），虽然2勒克斯的光强就可影响光周期，但在进入引变光照的暗期之前和暗期之后都要求强光照射，才能使开花激素正常形成，促进开花。生产上和育种上都可用人工加光或遮光或断夜（应用光处理来打断黑夜的作用）来促进或抑制甘蔗生殖生长。

水分

甘蔗植株高大，叶面积指数高，生长期长，需水比较多，但根系发达，可吸收深层水分，又较为抗旱。一般生产一千克蔗茎，耗水85.7～210.9千克，平均133千克，大约相当于每生产一份干物质，需水250份。全生育期对水分的要求为前期少、中期多、后期少。甘蔗的发芽力与蔗芽内的含水量成正相关。当蔗种内含水量低于50%时，发芽力明显降低。蔗种含水分70%左右虽可供发芽需要，但为了加快蔗种内物质转化，促进萌发，需要通过浸种来补充水分和进行蔗种内外水分交换。在湿润的环境中有利于发芽，尤其有利于长根。从成苗至分蘖期，叶面积指数逐渐增大，叶片蒸腾量增加，需水逐渐增多，在生长盛期以前，一般要求土壤最大持水量达70%为宜，低于65%或高于80%均不利于生长。若田间积水，土壤通气不良，会使叶片变色，生长受阻，乃至腐烂死亡。伸长期是甘蔗最旺盛时期，耗水量占全生育期的50～60%。须经常保持土壤最大持水量在80～90%之间。工艺成熟期，通常以保持土壤最大持水量的60～70%为宜。适度干燥凉爽和充足的光照，有利于蔗糖分的合成和积累。生长盛期和花芽引变光照期（某地处在12～12.5小时日长的那段时间）的雨水多，即开花也较多；水分不足，不但影响开花激素的形成，而且阻碍开花激素及其与开花有关物质的运输。

空气

甘蔗光合作用强，所需CO₂较多，当CO₂浓度由0.03%提高到0.06%时，其光合强度可提高50%左右。加强蔗田通风对提高叶层的CO₂浓度是有效的。而且甘蔗的CO₂补偿点低，当周围大气中所含CO₂低到5ppm时，仍可吸收利用。由土壤释放的CO₂，也能增加蔗田的CO₂浓度，其参与光合作用所产生的产物约占植株总光合产物的9～10%。根系好气，若土壤中氧气缺乏，根毛就少，吸收能力则差。一般，土壤氧气少于0.5%，蔗根的生长则严重受抑制并逐渐死亡。

养分

蔗株含碳、氧、氢、氮、磷、钾、钙、镁、硅、铜、铁、硫、锰、锌、硼、钼、氯等化学元素，其中碳、氢、氧占植株总鲜重的99%。蔗茎干物质约占总生物量的50～60%，梢部约占15%，蔗根残屑及绿叶约占25～35%。甘蔗根系对养分的吸收，以氮、磷、钾最多，钙，镁、硅其次。一般每吨原料蔗（包括叶片）约含N1.25～1.50千克；P₂O50.85千克；K₂O3.5千克；CaO0.95～1.10千克；MgO0.50～0.75千克。微量元素需要量很少，但不可缺。甘蔗苗期吸收氮肥少，约占总吸收量的1%，分蘖期占6～7%以上。苗期和分蘖期吸收磷占3～4%，钾约占6%。生长盛期，吸收氮素占全生育期的50～60%，磷占70%以上，钾约占80%。工艺成熟期，吸收氮约占30%，磷20%，钾约15%。前期、中期吸收的磷、钾元素，可通过体内转移再利用，施肥应早，尤其是磷肥，其次是钾和氮。

土壤

甘蔗对土壤的适应性比较广泛。以粘壤土、壤土、砂壤土较好。当土壤含盐分在0.15～0.30%时，生长受抑制，达到0.35%以上即难以生长。土壤pH值在4.5～8.0范围内甘蔗都能生长，但以土壤pH值6.1～7.7为适宜。