全 文 ：中国生态农业学报 2009年 9月 第 17卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sept. 2009, 17(5): 992−996


孙丽娅(1960~), 女, 博士, 副教授, 主要从事系统工学、环境保护和生物能利用的研究。E-mail: sunliya@jssve.edu.cn
收稿日期: 2009-05-08 接受日期: 2009-07-10
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00992
不同栽培法和收割期对甘蔗单产及
含糖量影响的分析
孙丽娅 1 上野正实 2 永田雅辉 3
(1. 苏州市职业大学 苏州 215104; 2. 日本琉球大学农学院 日本 冲绳 9010213;
3. 日本宫崎大学农学院 日本 宫崎 8892192)
摘 要 本研究利用 1975~2008 年 33 年间日本南大东岛甘蔗生产数据, 分析了甘蔗栽培方法[新苗种植(包括
夏植和春植)、宿根]和收割时期对其产量、品质和经济性的影响。结果表明, 不同栽培法甘蔗多年平均产量依
次为夏植>宿根>春植; 新植甘蔗的种植期越早产量越高; 宿根甘蔗产量与前茬甘蔗的收割期呈二次函数曲线
关系, 前茬甘蔗收割过早或过迟均对宿根甘蔗生长不利; 宿根甘蔗产量随宿根次数增加呈下降趋势; 宿根甘
蔗含糖量通常高于新植甘蔗, 且不同栽培法下 3 月下旬前收获的甘蔗含糖量随收割期后延而逐渐增加。在此
基础上, 建立了依据栽培方法、收割时期预测甘蔗单产和含糖量的数学模型, 模型对我国甘蔗种植业具有理论
和实际的参考价值。
关键词 甘蔗 栽培法 新植甘蔗 宿根甘蔗 收割时期 产量 含糖量 数学预测模型
中图分类号: S5047; S566.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)05-0992-05
Effect of cropping approach and harvest time on yield and
sugar content of sugarcane
SUN Li-Ya1, Masami UENO2, Masateru NAGATA3
(1. Suzhou Vocational University, Suzhou 215104, China; 2. College of Agriculture, University of Ryukyus,
Okinawa 9010213, Japan; 3. Faculty of Agriculture, Miyazaki University, Miyazaki 8892192, Japan)
Abstract The effects of cropping approaches, including new-planting sugarcane (in summer and spring ) and ratoon sugarcane, and
harvest time, on the yield, quality, and generated income of sugarcane were analyzed using 33-year data collected in Japan from 1975
to 2008. The study shows that the order of the cropping approaches in relation to yield is: summer new-planting sugarcane > ratoon
sugarcane > spring new-planting sugarcane. The earlier the planting time of new-planting sugarcanes, the higher the yield is. A quad-
ratic functional relationship exists between yield and first crop harvest time of ratoon sugarcane, meaning that early or too late har-
vest of the first crop does not favor ratoon sugarcane growth. The more the ratoon times, the lower the yield of ratoon sugarcane is.
While sugar content of ratoon sugarcane is usually higher than that of new-planting sugarcane, sugar content generally increases with
delayed harvest provided that the harvest time is earlier than late March. Based on the above quantitative findings, mathematical
prediction models for the yield and sugar content of sugarcane are established taking into account of cropping approach features.
Such models are of great significance for China’s sugarcane industry.
Key words Sugarcane, Cropping approach, New-planting sugarcane, Ratoon sugarcane, Havest time, Yield, Sugar content,
Mathematical prediction model
(Received May 8, 2009; accepted July 10, 2009)
甘蔗的栽培法与其他作物不同, 可分为新植和
宿根 2种[1,2]。新植指将两节甘蔗作为种苗进行种植
的方法, 其中 8~10 月种植, 第 2 个冬季收割的为夏
植; 2~4 月种植, 当年冬季收获的为春植。宿根是
收割后留在土壤中的蔗蔸再次萌芽、生长的栽培方
法(图 1)。
第 5期 孙丽娅等: 不同栽培法和收割期对甘蔗单产及含糖量影响的分析 993



图 1 甘蔗的栽培法
Fig. 1 Cropping approaches in sugarcane cultivation

栽培法对甘蔗的经济价值和作业方法有很大影
响。新植蔗的种苗成本、收割周期及土地利用率等
因素 , 直接影响着农民的经济收益。人工收割的作
业时间占总劳动时间(约 160 h)的 50%左右 [3], 所
以机械化程度要求较高。由于收割与春植作业几
乎同时进行 , 使得劳动力与机械资源的分配受到
制约。因此收割时期及收割顺序与栽培法有着密
切关系。
栽培法、地域和品种均会对甘蔗收获期间的成
熟进程产生影响。收割期间, 甘蔗的生长还在缓慢
进行, 其产量及含糖量都在持续改变[2,4]。当年的收
割时间决定了下期甘蔗的新植期以及宿根的萌芽
期, 影响了下年产量。因此收割时间的设定是一个
复杂的多元函数, 不仅要追求本年度产量和含糖量
的最优化, 也要考虑到下年度的产量和含糖量; 不
仅要考虑个体农家的经济性, 也要考虑到整个收获
区域的经济性。目前农户仅凭经验来种植和收割甘
蔗。因此, 有必要对甘蔗栽培法与产量和含糖量间
的关系进行定量分析 , 寻求最佳的栽培法和收割
时期。
本研究根据日本南大东岛生产数据进行不同栽
培法的甘蔗产量和含糖量指标的定量分析, 建立预
测甘蔗产量和含糖量模型, 以期通过介绍日本的研
究成果为我国甘蔗栽培提供参考。
1 研究方法
本研究数据来源于日本大东糖业株式会社提供
的 1975~2008年 33年以田块为单位的甘蔗含糖量、
单产、栽培法、品种等生产数据。利用这些统计数
据对甘蔗种植期与单产的关系、前茬收割期对宿根
甘蔗单产的影响、收割期与含糖量间的关系进行了
定量分析, 并对不同栽培法的单产及含糖量进行建
模型化处理, 用于预测单位面积的收益及产糖量。
2 结果与分析
2.1 甘蔗不同栽培法的产量及含糖量变化
2.1.1 单产与栽培法的关系
图 2 为不同栽培法甘蔗平均产量的年际变化。
从图中可以看出, 除若干例外, 平均单产的顺序基
本为夏植>宿根>春植 , 平均产量分别为 70 100
kg·hm−2、56 000 kg·hm−2和 34 400 kg·hm−2。产
量随年度变化的原因主要是受台风、干旱、气象因
素的影响。


图 2 不同栽培方法甘蔗平均单产的年际变化
Fig. 2 Dynamics of mean yield of sugarcane under
different cropping approaches

2.1.2 单产与种植期的关系
新植蔗种植期决定了甘蔗生长期长短, 因此显
著影响产量。不同月份种植的甘蔗单产如图 3所示,
从图中可以看出, 种植期愈早单产愈高, 两者关系
如下:
y=−6 954x+91 416 (R2=0.996) (1)
式中, y为单产(kg·hm−2), x为以 7月为原点时种植
的月份(如 x=1时为 8月)。
2.1.3 宿根甘蔗单产与前茬甘蔗收割期的关系
采用宿根栽培法, 前茬甘蔗的收割时间决定了


图 3 1975~2005年新植蔗种植期与单产的关系
Fig. 3 Relationship between planting time and yield of
new-planting sugarcane during 1975~2005
994 中国生态农业学报 2009 第 17卷


宿根甘蔗的生长期和产量。前茬甘蔗的收割期与宿
根甘蔗单产(y)的关系如下(图 4):
y=−422x2+1 222x+55 610 (R2=0.959) (2)
式中, x为 12月为原点的收割期(月份)。从图 4可以
看出, 宿根甘蔗单产随前茬甘蔗收割期的滞后先略
有增加而后呈缓慢减小趋势。1 月与 2 月的单产无
明显差别是因为 1月份气温低, 抑制了宿根萌芽及生
长。另一方面, 当收割期延迟到 4月或 5月时, 宿根
甘蔗因生长期短而单产降低。


图 4 前茬甘蔗收获期与宿根甘蔗单产的关系
Fig. 4 Relationship between harvest time of the first
crop and yield of ratoon sugarcane at next season

2.1.4 宿根甘蔗单产与宿根次数的关系
宿根栽培一般可进行数次 , 但随次数的增加 ,
蔗芽数会越来越少 [5], 加上病虫害发生率增多 , 单
产会随之下降。为正确判断宿根的适合次数, 需对
宿根次数与单产的关系进行分析。图 5 为宿根萌芽
次数与甘蔗平均单产的关系, 从图中可以看出, 随
宿根次数增加单产(y)呈线性下降, 两者关系如下式
所示:
)999.0(527533602 2 =+−= Rxy (3)
式中, x为宿根次数(次)。
2.1.5 甘蔗收割期与含糖量的关系
甘蔗含糖量随收割期而变化, 不同栽培法影响
了同一时期甘蔗的生长速度 , 也影响了甘蔗含糖
量。图 6为 1996年不同栽培法下甘蔗含糖量随收割
期变化的趋势。不同栽培法不同收割期的甘蔗含糖
量不同, 通常宿根甘蔗的含糖量最高。含糖量随收
割期后延逐渐递增, 但 3 月中下旬以后收割的甘蔗
含糖量开始下降, 曲线呈上凸形状。不同栽培法甘
蔗的含糖量(y)与收割期的关系如下:
春植:
)507.0(09.130047.0263000.0 22 =++−= Rxxy (4)
夏植:
)589.0(44.134041.0237000.0 22 =++−= Rxxy (5)

图 5 1985~2005年宿根甘蔗产量与宿根次数的关系
Fig. 5 Relationship between yield of ratoon suagarcane
and ratoon times during 1985~2005


图 6 不同栽培方法下不同收获期甘蔗含糖量的変化
Fig. 6 Changes in sugar content of sugarcane harvested on
different date under different cropping approaches

宿根:
)789.0(52.130044.0287000.0 22 =++−= Rxxy (6)
式中, x为以收割开始日为原点(0)的收割日期(d)。日
本冲绳甘蔗含糖量以旬为单位的收割期与产量关系
的变化趋势也可以用上述方程式表示。
2.2 新植甘蔗的产量预测模型
2.2.1 收割期对产量影响的模型
甘蔗收割期通常为 1~3 月, 此期间甘蔗单产(y)
的变化可用一次方程表达:
Tyy α+= 0 (7)
式中, y0 为单产的初值(基准单产), α为增收率系数
(kg·hm−2·a−1), T为以 1月 1日为原点(T=0)的收割
天数。建模中以该式为单产基本式。在描述作物生
长时, 通常使用 Logistic曲线[6]:
)1/( ctbeay −+= (8)
式中, a、b及 c均为定数。式(8)的曲线呈 S型, 即随
时间 t增大到一定值时, y的增长率收敛为 0, 如收获
时期, 因 y值变化很小, 作物增长近似于直线(图 7)。
一般 Logistic曲线可较精确地表达作物的生长变化。
第 5期 孙丽娅等: 不同栽培法和收割期对甘蔗单产及含糖量影响的分析 995



图 7 甘蔗的作物生长曲线
Fig. 7 Logistic curves of sugarcane growth

2.2.2 栽培法对产量影响的模型
不同栽培法甘蔗的基准单产 y0及增收率α不同,
不同栽培法单产模型如下:
春植: Tyy HHH α+= 0 (9)
夏植: Tyy NNN α+= 0 (10)
宿根 1次: Tyy FFF α+= 0 (11)
宿根 2次: Tyy SSS α+= 0 (12)
式中, H、N、F、S分别表示春植、夏植、宿根 1次、
宿根 2 次 4 种不同栽培法。各栽培法的基准单产以
过去的生产实测数据为依据。
从图 7 可以看出, 生长期较短的春植甘蔗在收
割期间的增收率α值最高, 与此相反, 生长期较长的
夏植甘蔗的α 值最小。由此可假定增收率α是种植
日期(M, d)的一次函数(图 8)。
Mααα += 0 (13)
式中, α0 为 M=0 时的α值, α 为增收率的变化斜率
(kg·hm−2·d−2), 为简单起见, 把 M 假定为从前 1
年的 1月 1日作为起始点的种植天数。将式(13)代入
单产基本式(7)后得出:
TMyy )( 00 αα ++= (14)
2.2.3 新植甘蔗单产模型
前面已经分析了新植甘蔗种植时间愈早单产愈


图 8 甘蔗单产增收率与种植日期的关系
Fig. 8 Relationship between yield increase rate and
planting date of sugarcane
高, 定量关系如下:
Myy b β+=0 (15)
式中, y0和 yb分别为单产初值和单产基础值, β为常
数(kg·hm−2·d−1)。将式(15)代入式(14)得:
TMMyy b )( 0 ααβ +++= (16)
式(16)的变化趋势如图 9所示。对应新植甘蔗夏植种
植期(8~10月)的M值为−150~ −60, 对应春植种植期
(2~4 月)的 M 值为 30~120。将固定的种植日期代入
M 值时, 式(9)和式(10)可用来计算春植及夏植甘蔗
的单产。


图 9 新植甘蔗单产模式
Fig. 9 Yield model for new-planting sugarcane

2.3 宿根甘蔗的单产预测模型
2.3.1 收割期对单产影响的模型
如前所述, 前茬收割期与宿根甘蔗单产有密切
关系。收割期愈晚, 宿根甘蔗单产愈低, 关系如下:
Pp yMMy ′+−=′ 2)(γ (17)
式中 , y′为宿根甘蔗单产 (kg· hm−2), γ 为常数
(kg·hm−2·d−2), M为收割时间(以 1月 1日为时间原
点 ), MP 为最高单产时的 M 值 (d), Py′ 为最大值
(kg·hm−2)。将式(17)与式(14)结合, 可计算宿根甘蔗
单产。
2.3.2 宿根次数对单产影响的模型
宿根甘蔗单产随宿根次数增加呈直线减少。宿
根 3 次甘蔗单产下降速率最快, 之后的下降斜率有
所减缓(图 5)。因此, 可根据现期产量来决定是否采
用 3 次以上宿根的栽培方法。宿根次数与甘蔗单产
的关系如下:
myy δ−′′=′′ 0 (18)
式中 , y ′′ 为宿根甘蔗单产 (kg·hm−2), 0y ′′ 为基准
单产 , m 为宿根次数 , δ 为每次宿根的减产率
(kg·hm−2·次−1)。
2.3.3 宿根甘蔗的单产模型
由式(14)、(17)和(18)建立宿根甘蔗单产的数学
996 中国生态农业学报 2009 第 17卷


模型。在式(17)及(18)中设定 pyy ′=′′ , 同时在式(14)
中令 0yy =′ , 得到式(19), 变化趋势见图 10。
TMmyMMy P )()( 00
2 ααδγ ++−+−= (19)


图 10 宿根甘蔗单产模式
Fig. 10 Yield model for ratoon sugarcane

2.4 不同收割期和栽培法下甘蔗含糖量的预测
模型
甘蔗含糖量随收割期的变化规律由以下方程
表示:
( ) mm sTTes +−= 2 (20)
式中, s为含糖量(%), Tm为含糖量达到最高值时的收
割日(d), sm为含糖量的最高值(%), e为系数(d−2)。甘
蔗含糖量随栽培法不同而不同, 不同栽培法的甘蔗
含糖量可用下列各式表示:
春植: mHmHHH sTTes +−= 2)( (21)
夏植: mNmNNN sTTes +−= 2)( (22)
宿根 1次: mFmFFF sTTes +−= 2)( (23)
宿根 2次: mSmSSS sTTes +−= 2)( (24)
式中, H、N、F、S分别表示春植、夏植、宿根 1次、
宿根 2 次 4 种不同栽培法。进行模拟预测时, 选取
相近年度的近似曲线建模。
2.5 甘蔗收益预测模型
(1)单价: 甘蔗收购的价格与含糖量有关, 单价
(p)与含糖量(s)的关系用下式表示:
)(sFp =
( )
1 0 1
2 0 2
3 0
4 0 3
1 250 INT[10 ( 12.0)] ( 11.9)
1 250 INT[10 ( 12.0)] (12.0 12.8)
(12.9 14.4)
40 INT[10 14.5 ] ( 14.5)
y q q s s
y q q s s
y q s
y q q s s
= − + −⎧⎪ = − + −⎪= ⎨ =⎪⎪ = + + −⎩
≤
≤ ≤
≤ ≤
≥

(25)
式中, q0为收购基准价格, q1、q2和 3q 为伴随含糖量
变化的系数。需要注意的是, 甘蔗收购单价每年都
时有调整, 以上系数也应随之改变。
(2)单位面积收益: 单位面积收益 P 为甘蔗单价
与单产的乘积, 即:
ysFP ×= )( (26)
不同栽培方式下的单位面积收益由含糖量(s)及
单产(y)决定。
(3)产糖量: 产糖量(Z, kg·hm−2)指单位面积耕
地生产蔗糖的量, 为单产与含糖量的乘积, 即:
ysZ ×= (27)
式中, 含糖量(s)由式(21)~(24), 单产(y)由式(9)~(12)
计算。
3 结论
对日本南大东岛过去 33 年的甘蔗生产数据进
行了定量分析, 分析了单产与新植期、宿根次数以
及宿根甘蔗单产与前茬收割期的关系。提出了新植
及宿根甘蔗栽培方法下的单产数学模型, 并以日本
南大东岛的具体数据为例建立了数学模型。在大量
与甘蔗含糖量有关的数据基础上, 给出了甘蔗在收
割期间含糖量变化的数学模型。收割期间甘蔗含糖
量的变化可以二次函数近似表示。提出了根据含糖
量和单产计算甘蔗收购价格和产糖量的数学公式。
模型的建立为确定甘蔗栽培最佳收割期及收割顺序
提供了理论依据, 对我国的甘蔗生产具有一定参考
价值。
参考文献
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