世界人口急剧增长、人民生活水平不断提高、气候变化和生态环境恶化等一系列问题使得食糖生产能力及食糖安全问题受到广泛重视。我国南方地区包括广东、广西、海南和云南四个省区，作为我国甘蔗主产区，其蔗糖产量占全国95％以上，该区甘蔗产量提升对我国食糖安全具有重要意义。通常有两条主要途径可以提高甘蔗总产:一是扩大甘蔗种植面积，二是提高单位面积的甘蔗单产水平。具体到我国南方地区相对有限的耕地资源，提高甘蔗单产水平也就成为解决未来食糖安全问题的重要途径。甘蔗产量受到作物遗传因素、气候、土壤和作物栽培管理措施的共同影响，在现有的生产管理条件下甘蔗生产潜力仍没有得到充分挖掘，甘蔗实际产量与潜在产量之间存在较大差距（产量差）。对我国南方地区甘蔗产量差进行研究能够揭示产量的提升空间，以及区域各种限制因子对产量提高的限制作用，对保障我国甘蔗总产稳步提升具有重要的意义。　　本文以我国南方地区甘蔗生产体系为研究对象，基于1970～2014年气候资料、农田试验观测站作物资料和统计资料，利用QCANE模型和统计分析相结合的方法，解析气候变化背景下该地区甘蔗农户实际产量与潜在产量之间的产量差，揭示限制甘蔗潜在产量实现的主要限制因素，量化各因素对当地甘蔗高产的限制程度，为提升我国南方地区甘蔗产量提供科学依据和参考。主要结论如下:　　(1)根据研究区域中6个农田试验观测站的实验数据对QCANE模型的品种参数进行了校正和验证。结果表明，甘蔗出苗期和分蘖期的QCANE模型模拟值和观测值之间的平均绝对误差分别为5天和3天，模型模拟株高与实际株高的一致性指数为0.86～0.99，QCANE模型基本上能反映甘蔗全生育期内的株高动态变化，模型模拟甘蔗产量的准确性达90％以上，参数本地化后的QCANE模型适用于我国南方地区甘蔗产量潜力及产量差的模拟研究。　　(2)1970～2014年我国南方地区甘蔗生长季内最低温度、最高温度、降水量、最小相对湿度、最大相对湿度和风速均呈现南高北低、东高西低的分布特征，而太阳辐射却呈现出呈现南高北低、西高东低的分布趋势。各地区之间，太阳辐射和降水量的空间差异性最大，其空间变异系数分别达到了28.46％和16.72％。研究期间，我国南方地区甘蔗生长季内最低温度和最高温度均呈现出升高趋势，而最小相对湿度、最大相对湿度和风速均呈下降趋势。其中，降雨量和风速的年际间变化最大，其时间变异系数分别达到了13.03％和11.93％。　　(3)1971～2014年我国南方地区甘蔗潜在产量、水分限制产量、氮素限制产量、水氮限制产量和农户实际产量的平均值分别为212.74tha-1、180.11t ha-1、109.49t ha-1、82.81t ha-1和56.44t ha-1，研究区域甘蔗潜在产量、氮素限制产量和水氮限制产量均呈现明显的经向和纬向分布特征，即由西向东呈递减趋势，且研究区域南部高于北部。在气候变化背景下，我国南方地区甘蔗潜在产量、水分限制产量和水氮限制产量每年分别下降0.111t ha-1、0.059t ha-1和0.088t ha-1，而氮素限制产量和农户实际产量呈增加趋势，平均每年分别增加0.01t ha-1和1.276t ha-1。在栽培管理措施及作物品种不变的前提下，过去44年影响我国南方地区甘蔗潜在产量的主要因素是温度、太阳辐射和最小相对湿度，其中最高温度的影响程度最大，水分限制产量的变化特征受降水量和最大相对湿度的影响，其中降水量占主导地位，氮素限制产量只受太阳辐射的影口向，影响水氮限制产量差异的气候要素主要是最高温度。　　(4)1971～2014年，我国南方地区甘蔗潜在产量与农户实际产量的产量差随经度和纬度的升高而降低，该产量差44年平均值为156.3t ha-1，占甘蔗潜在产量的73％，过去44年该产量差呈下降趋势，平均每年下降1.259t ha-1。甘蔗潜在产量与水分限制产量之间的产量差与降水量呈显著负相关关系，随经度升高而降低，该产量差全区平均值占当地甘蔗潜在产量的15％，平均每年上升0.1tha-1。研究区域甘蔗潜在产量与氮素限制产量之间的产量差44年平均值占潜在产量的48％，且平均每年增加0.04t ha-1。研究区域甘蔗水氮限制产量与农户实际产量之间的产量差44年平均值为29.19t ha-1，且平均每年减少1.272t ha-1。　　(5)氮素是影响我国南方地区各省及全区域甘蔗产量最大的因素，而水分对各省甘蔗产量的影响有所不同，其中广东省降水量比较充足，其甘蔗产量受水分限制的影响最小，而云南省由于降水量相对其他省份最少，其甘蔗产量受水分限制的程度最大。另外，广东省和海南省甘蔗产量受生长减产因子影响最大，而云南省受生长减产因子的影响最小。可以通过提高施肥、灌溉等栽培管理措施，控制甘蔗的病、虫、草害，引进优良品种，控制甘蔗种植的成本和风险，以及制定相关农业政策、增加经济投入激发农民的积极性等较大程度提高甘蔗产量。