针对中国（云南）低纬高原蔗区甘蔗产业高质量发展受限于不同生态条件下的甘蔗生产潜力缺乏系统评估的问题，该研究基于低纬高原不同生态蔗区17个代表站点1981–2010年的气象资料，采用大田试验数据统计结合APSIM作物模型模拟的方法，分析了典型播期充分灌溉和雨养条件下甘蔗主栽品种的蔗茎产量和糖分差异，并对不同水平的甘蔗生产潜力进行了系统评估。结果表明，无论在灌溉模式还是雨养模式下，不同生态蔗区的甘蔗生产潜力和产量差均存在差异，特别是半湿润蔗区的灌溉模式与雨养模式之间产量差异显著（P＜0.05），增产潜力大；典型春播种植模式下，湿润区的潜在产量为123.1～134.6t/hm~2，半湿润区的潜在产量为99.3～132.7t/hm~2，当前农户平均单产已达72 t/hm~2，仍有25.2%～45.4%的蔗茎增产潜力，7.4%～11.1%的糖分增产潜力，以及25.5%～49.7%的蔗糖增产潜力。蔗区生态气候、播期水氮管理优化和良种推广是影响和提升甘蔗生产潜力的重要因素。在生态气候上，湿润蔗区降雨充足，灌溉模式与雨养模式之间的潜在产量差小，进行补充灌溉对蔗茎产量的增产效果不明显，还会降低蔗茎糖分，适合采用雨养模式为主，注重高产稳产的种植策略；半湿润蔗区降雨不足，灌溉模式与雨养模式之间的潜在产量差大，灌溉模式较雨养模式增产增糖效果明显，适合采用节水灌溉为主，注重高糖高效的种植策略。在播期和水氮优化上，春植蔗生育期长度适中（360 d），水氮需求适中（施氮120 kg/hm~2，湿润区灌水656 mm，半湿润区灌水970 mm），远低于秋植蔗的生育期时间（480 d）和水氮需求（施氮240 kg/hm~2，湿润区灌水964 mm，半湿润区灌水1 342 mm），但仍可获得较高的产量（120～133 t/hm~2），因此，以春植蔗为主的播期和水氮优化种植模式在低纬高原蔗区被广泛接受，是促进甘蔗产业提质增效的有效措施。在良种推广上，云蔗05-51产量表现突出，在湿润蔗区和半湿润蔗区均可作为主推品种；桂柳05-136糖分表现突出，可作为湿润蔗区的主推品种。研究结果为低纬高原蔗区甘蔗产业可持续发展特别是节水抗旱栽培提供依据。