甘蔗

甘蔗（Saccharum officinarum）原产于新几内亚及东南亚部分地区，大约在 8,000 至 10,000 年前由巴布亚人首次驯化。

• 驯化始于新几内亚，随后传播至东南亚、印度和太平洋岛屿
• 最早的制糖证据来自古印度（约公元前 500 年），当时首次从甘蔗汁中提取结晶糖
• 中世纪时期（约公元 7 至 10 世纪），阿拉伯商人将甘蔗种植引入地中海地区和北非
• 15 至 17 世纪的欧洲殖民扩张将甘蔗带到加勒比海和美洲，使其成为种植园经济的基础
• 如今，甘蔗种植遍布热带和亚热带地区 90 多个国家
• 主要生产国包括巴西、印度、中国、泰国和巴基斯坦
• 仅巴西一国就占全球甘蔗产量的约 40%

甘蔗是一种强壮、丛生的多年生禾草，其特征是粗壮、分节且富含蔗糖的茎秆（culms）。

茎（Culms）：
• 圆柱形、实心（不同于许多中空茎的禾草），并分段为节和节间
• 直径通常为 2–6 公分，高 2–6 公尺，取决于品种和生长条件
• 颜色因栽培品种而异：绿色、黄色、紫色、红色或条纹状
• 节间是蔗糖的主要储存部位，蔗糖可占茎鲜重的 12–20%
• 每个节上长有一个芽（用于营养繁殖）和一轮根原基

叶：
• 沿茎交替排列成两列
• 长线形且呈剑状，通常长 1–1.5 公尺，宽 4–6 公分
• 叶缘有细小锯齿（锋利到足以割伤皮肤）
• 每片叶片中央有一条明显的中脉贯穿全长
• 叶鞘在每个节处紧密包裹着茎

根系：
• 须根系且分布浅，集中于土壤上层 30–50 公分处
• 种植时，不定根从每个节的根原基长出
• 根系可从丛生基部横向延伸达 2 公尺

花序：
• 在顶端产生大型、开放且羽毛圆锥花序（俗称「箭」），长 30–60 公分
• 由许多小穗组成，成对排列在丝状、银白色的花轴上
• 开花取决于光周期，商业栽培中常抑制开花（开花会降低糖产量）
• 种子（颖果）很小（约 1 毫米），极少用于商业繁殖

内部解剖结构：
• 维管束散生于基本组织中（单子叶植物的典型特征）
• 蔗糖储存在节间的薄壁细胞中
• 外皮（外层）坚韧且富含纤维，富含纤维素和木质素

甘蔗盛产于阳光充足、温暖且湿润的热带和亚热带气候。

气候需求：
• 最佳温度范围：20–35°C（68–95°F）；低于约 12°C 时生长停止
• 需要长生长季（9–24 个月，取决于地区和品种）
• 年降雨量需达 1,100–1,500 毫米（43–59 英寸）或需补充灌溉
• 高太阳辐射对最大化糖分积累至关重要

土壤偏好：
• 深厚、排水良好、肥沃且保水性佳的壤土
• 最佳 pH 值范围：6.0–7.5
• 能耐受多种土壤类型，但在积水或高盐度条件下生长不良

生长周期：
• 使用茎插条（种茎）进行营养繁殖，每段至少含有一个可行芽
• 在温暖潮湿条件下，1–3 周内发芽
• 分蘖阶段从基部产生多个分蘖，形成密集的丛株
• 快速伸长期（大生长阶段）发生在温暖潮湿的月份
• 成熟/转化阶段涉及糖分积累，由较凉爽干燥的条件触发
• 宿根栽培：收获后，根系再生允许多次收获（通常为 3–6 次宿根），然后才需重新种植

生态互动：
• 甘蔗田支持多种害虫，包括甘蔗螟（Diatraea saccharalis），这是全球性的主要害虫
• 易受真菌病害影响，如黑穗病（Sporisorium scitamineum）和锈病（Puccinia melanocephala）
• 由风媒授粉；然而，商业品种极少允许开花
• 甘蔗种植会显着改变当地生态系统，特别是当自然栖息地被转变为单一作物种植园时

甘蔗本身通常不作为整体食物食用，但其果汁及衍生产品具有显着的营养特征。

甘蔗汁（每 100 毫升，近似值）：
• 热量：约 269 千焦（64 大卡）
• 碳水化合物：约 16 克（主要为蔗糖，含少量葡萄糖和果糖）
• 水分：约 80 克
• 矿物质：含有钾、钙、镁、铁及微量锌
• 维生素：含少量 B 群维生素和维生素 C
• 含有具抗氧化特性的多酚和类黄酮

精制糖（蔗糖）：
• 每克提供约 4 大卡（16 千焦）热量
• 纯碳水化合物，不含维生素、矿物质或纤维
• 归类为简单碳水化合物；过量摄取与肥胖、第二型糖尿病和龋齿有关

粗糖/Jaggery（未精制甘蔗糖）：
• 比精制糖保留更多矿物质和维生素
• 含少量铁、钾和镁
• 南亚、东南亚和拉丁美洲广泛使用的传统甜味剂

甘蔗（Saccharum officinarum）通常无毒，适合人类食用。

• 茎或汁液中已知无毒性化合物
• 若卫生标准不佳，生甘蔗汁偶尔可能受到微生物污染；在某些热带地区，钩端螺旋体病的爆发曾受污染的甘蔗汁有关
• 过量摄取甘蔗衍生糖与健康风险相关，包括肥胖、第二型糖尿病、心血管疾病和龋齿
• 甘蔗渣（纤维残渣）无毒，广泛用作生物燃料、造纸原料和动物饲料
• 某些野生甘蔗属物种可能含有生物碱或氰醣苷，但栽培种 S. officinarum 则无

甘蔗是世界上种植最广泛的作物之一，在热带和亚热带地区约有 2,700 万公顷的商业种植面积。

气候与地点：
• 需要充足阳光以达到最佳生长和糖分积累
• 盛产于热带和亚热带地区（大致位于北纬 30°至南纬 30°之间）
• 无法耐受霜冻；即使短暂暴露于 0°C 以下温度也可能导致植株死亡

土壤：
• 理想土壤为深厚、排水良好、肥沃的壤土或黏壤土
• 建议土壤深度至少 1 公尺，以容纳发达的根系
• pH 值范围：6.0–7.5；酸性土壤可能需要施用石灰
• 良好排水至关重要——积水会导致根腐和生长迟缓

种植：
• 使用成熟甘蔗的茎插条（种茎）进行营养繁殖，每段长 30–45 公分，含 3–4 个节
• 将种茎水平种植于 10–15 公分深的沟中
• 行距：1.0–1.5 公尺；行内种茎间距：30–50 公分
• 种植时间通常配合雨季开始

浇水：
• 需水量高：生长季需 1,500–2,500 毫米
• 在降雨不足的地区，补充灌溉至关重要
• 快速生长期缺水会显着降低产量
• 滴灌技术因节水效率高而日益普及

施肥：
• 需肥量大，特别是氮、钾和磷
• 典型施用量：氮 100–200 公斤/公顷，五氧化二磷 50–100 公斤/公顷，氧化钾 100–200 公斤/公顷
• 补充矽（例如矽酸钙）可提高茎秆强度和抗病能力

收获：
• 种植后 9–24 个月收获，取决于气候和品种
• 在干燥凉爽条件下收获时糖分含量最高
• 可人工收获（用镰刀手割）或机械收获
• 收获后，宿根作物可从根系再生，进行 3–6 次额外收获

常见问题：
• 甘蔗螟（Diatraea saccharalis）——幼虫钻入茎内，降低糖产量
• 黑穗病（Sporisorium scitamineum）——导致特征性的黑色鞭状结构取代花序
• 红腐病（Colletotrichum falcatum）——导致茎内部发红和腐烂
• 营养缺乏——缺氮导致老叶变黄；缺钾导致叶缘焦枯
• 杂草竞争——在生长早期阶段特别严重

甘蔗是世界上最多才多艺的作物之一，应用范围涵盖食品、能源、工业和材料。

糖生产：
• 全球餐桌糖（蔗糖）的主要来源，占全球糖产量的约 80%
• 也用于生产糖蜜、粗糖（jaggery/gur）、板糖（panela）以及各种 raw 和精制糖产品

生物燃料与生质能源：
• 甘蔗乙醇是主要的生物燃料，特别是在巴西，数百万辆弹性燃料汽车以此为动力
• 巴西的 Proálcool 计划（1975 年启动）是全球最成功的生物燃料计划之一
• 甘蔗渣（榨汁后的纤维残渣）燃烧发电；许多糖厂能源自给自足，并将剩余电力出售给电网
• 利用甘蔗渣和稻草生产第二代（纤维素）乙醇是当前活跃的研究领域

食品与饮料：
• 甘蔗汁是热带国家流行的新鲜饮料，常在路边摊贩售
• 用于生产兰姆酒（来自糖蜜）、卡沙萨酒（巴西）和其他烈酒
• 粗糖和板糖是亚洲、非洲和拉丁美洲料理中使用的传统未精制甜味剂

工业用途：
• 甘蔗渣用于生产纸张、纸板和可生物降解包装材料
• 用于生产生物塑料和聚乳酸（PLA）
• 糖蜜用作发酵底物，生产酵母、柠檬酸和其他工业化学品
• 从过滤泥饼中提取甘蔗蜡，用于抛光剂、化妆品和食品涂层

农业与环境：
• 糖厂的过滤泥（压滤泥）用作土壤改良剂和肥料
• 甘蔗正被探索作为重金属污染土壤的植物修复作物
• 绿色甘蔗收获法（收获前不焚烧）将有机质回归土壤

传统医学：
• 在阿育吠陀和传统中医中，甘蔗汁曾被用作清凉补品并支持肝脏健康
• 实验室研究表明，甘蔗提取物具有抗氧化和抗炎特性