棉花
棉花（英语：Gossypium; cotton），锦葵科一属。简称棉。重要的经济作物。一般为一年生亚灌木或小乔木。棉纤维是纺织工业的重要原料。棉子含油分、蛋白质，是食品工业的原料。棉短绒还是化学工业和国防工业的重要物质资源。“棉花”一词又用以称植物种子上被覆的纤维。
起源
棉花起源于近赤道的热带干旱地区，原始类型为多年生灌木或小乔木，种皮上的纤维短而稀少。经长期自然驯化和人工选择而成近代栽培棉。墨西哥的印第安人早在公元前5800年已懂得利用并栽培棉花。中国植棉历史至少有2 000多年。汉武帝（前140～前87）时海南岛植棉与纺织已相当发达。在新疆民丰县的东汉古墓中多次发掘出棉布和棉絮制品，据考证，新疆至迟在公元2世纪末至3世纪初已利用棉纤维。在巴楚和吐鲁番的晚唐遗址中多次发现棉子，这表明1 000多年前在新疆已经广泛种植草棉。
形态和分类
栽培棉种主要分为四大类（图）：
1.陆地棉(G.hirsutum)。起源于中美洲和加勒比海地区。原为热带多年生类型，经人类长期栽培驯化，形成了早熟、适合亚热带和温带地区栽培的类型。这是目前世界上栽培最广的棉种，占世界棉纤维量的90％以上。纤维长度为21～33毫米。细度为4 500～7 000米/克，商业上习称细绒棉。陆地棉又分8个类型，其中夫斑棉、马利加蓝特棉、尤卡坦棉、莫利尔棉、李奇蒙德氏棉、鲍莫乐氏棉和墨西哥棉7个类型为多年生，阔叶棉为一年生。现在世界主要产棉国广为种植的陆地棉均为阔叶棉这一类型。
2.海岛棉(G.barbadense)。原产南美洲安第斯山区，后传播到大西洋沿岸和西印度群岛。以纤维长（33～45毫米）而细（6 500～9 000米/克）、有丝光、强度高（4.5～6克）著称，商业上习称长绒棉。除一年生类型外，还有两个多年生变种：巴西棉和达尔文棉。中国西南地区生长的离核木棉和联核木棉，都属半野生状态的多年生海岛棉。
3.亚洲棉(G.arboreum)。又称中棉，是人类栽培和传播最早的棉种。种内又可分为6个地理–生态类型：印度棉、缅甸棉、垂铃棉、中棉、孟加拉棉和苏丹棉。其中印度棉和苏丹棉为多年生；缅甸棉多为多年生，也有一年生；其余类型为一年生。中国过去种植的是亚洲棉，其纤维粗短（15～25毫米），商业上习称粗绒棉，不适于中支纱机纺，且产量低，已于20世纪50年代为陆地棉取代，只在南方尚有零星种植。但亚洲棉具有早熟、耐阴雨、烂铃少、纤维强度高等特性，因而仍不失为重要的种质资源。它在印度和巴基斯坦仍有一定面积的栽培。
4.草棉(G.herbaceum)。又称非洲棉。原产于非洲南部，分布于亚、非两洲，在进化过程中形成五个地理–生态类型：暗色棉、库尔加棉、威地棉、槭叶棉、阿非利加棉。前三个为一年生，后两个为多年生。中国新疆和甘肃河西走廊曾种过库尔加棉类型，由于纤维粗短，商业上也称粗绒棉，已几乎绝迹。
野生棉种或栽培的野生类型常具有抗病、抗虫、抗旱、抗盐碱、耐寒及纤维强度高等性状，利用这些性状改良栽培种，是棉花育种的重要途径。
中国广东、贵州、台湾、福建等地生长的木棉(Bombax malabaricum)，俗称攀枝花，与棉花不同种，系木棉科植物。其种子纤维不宜纺纱，只能作枕芯、床褥等填料。
世界产棉区分布在北纬38°～46°到南纬35°之间。按纬度可分为北、中、南三带，北带在北纬46°～20°，亚洲、北美洲、欧洲产棉国大多处于此带，占世界棉产的80％左右；中带在北纬20°～0°，非洲和南美洲一些产棉国大多处于此带，约占世界棉产的10％；南带在南纬0°～30°，南美洲和大洋洲的产棉国处于此带，约占世界棉产的7％。
生物学特性
棉花具有喜温好光、无限生长和蕾铃脱落等习性。温度和光照对纤维成熟和强度的影响很大。生长发育的适温为25～30℃，早熟品种要求10℃以上积温不少于2 900～3 100℃，持续期不少于50天，夏季最热月份的日平均温度不低于23℃；中熟品种积温不少于3 200～3 400℃，持续期在220～250天以上。棉花的原始类型为典型的短日照植物，许多海岛棉和晚熟的陆地棉品种对短日照仍有一定要求，而早熟和中熟的陆地棉品种对日照长度的反应已不敏感，在长日照和短日照下均能正常发育。四倍体栽培种的2n=52。托叶大而宽，前端不同程度上翘。叶裂片宽三角形、宽披针形，基部不内缩。苞片基部不连合或微连合。铃不下垂。陆地棉的雄蕊管短，花药排列稀疏，上部花丝长于下部。铃多卵圆形和圆形，铃面光滑，4～5室。海岛棉的雄蕊管长，花药排列较紧，上下部花丝几乎相等。铃近长卵形，铃面有明显凹点，3～4室。二倍体栽培种的2n=26。托叶小而窄，平或微上翘。叶裂片卵圆形到三角形，基部内缩。苞片基部连合。铃多不同程度下垂。亚洲棉的苞片紧包花，长大于宽，全缘或顶部有3～4个粗齿。铃圆锥形，铃面有明显凹点。草棉的苞片不包住花，宽大于长，顶部有6～8个齿。铃圆形，铃面光滑。
栽培管理
中国主要棉区的耕作制度大体有两种类型：黄河流域棉区北部及西北内陆棉区和特早熟棉区，多实行冬季休闲的棉花一年一熟制；长江流域棉区及黄河流域棉区南部，多实行冬作物（主要是麦类和油菜、蚕豆等）和棉花一年两熟制。其种植方式，在一熟制棉田都实行单作，在两熟制棉田多行套种，少数与甘薯、玉米间作。棉花子叶肥大，出苗困难，而且发芽出苗期易遭病、虫、低温危害。保证出好苗的主要措施：①整好棉田，适墒播种。北方棉区春季干旱多风，要注意耙耱保墒，南方棉区春季多雨，要注意开沟排水。②选好棉种，进行种子处理，以利全苗。③适期播种（以5厘米地温稳定在14～16℃为宜），讲究播种技术，提高播种质量。也可采取育苗移栽，有利于争取全苗，克服两熟矛盾，对盐碱地与旱地的保苗以及提高良种繁殖系数有较大作用。实施地膜覆盖栽培技术，有利于获得早苗、全苗、壮苗，加快生长发育。种植密度要根据气候、水肥条件和品种特性而定，一般每亩4 000～5 000株；生长季节短的地区或旱地、瘠薄棉田可提高到6 000～8 000株以上。
棉花还具有无限生长习性和营养生长与生殖生长并期长的特点，栽培管理的关键在于科学运用肥水和耕作措施，以获取较高的纤维产量和质量。针对棉花生长发育需要多种营养元素，要通过施肥和耕作来调节棉田土壤养分供应和改善棉株营养状况。亩产100千克皮棉，约需从土壤中吸收氮12～15千克、磷4～6千克、钾7～15千克。一般应以氮肥为主，配合磷、钾肥。氮肥不足时，容易早衰减产；过多时，营养生长过旺，常导致蕾铃脱落、贪青晚熟。磷、钾肥可促进棉株生殖生长，有利早发早熟，增强抗逆力，并提高种子饱满度及纤维品质。棉株缺硼的主要征状为叶柄出现水渍状环带，并发生蕾而不花现象。一般棉田宜多施有机质丰富的农家肥料作底肥，种植豆科绿肥对提高棉田肥力有良好作用。生长期宜施化肥或沤制过的速效有机肥作追肥，苗蕾期宜轻施，花铃期应重施（这时吸收的氮、磷、钾约占其一生吸收总量的60％～70％），以便及时满足棉株生长需要。
棉花生育期间需要消耗大量水分。每生产1千克干物质约耗水300～1 000千克。生长期，最适宜的田间持水量为65％～70％。花铃期需水最多，约占一生需水量的45％～60％，遇旱必须及时灌水。田间持水量在80％以上时，根的生长和吸收作用受到限制，在水位过高和多雨地区须开沟排水。为保持棉田土壤疏松，要及时中耕除草。土壤结构良好和富含有机质的棉田，可少中耕或免中耕，必要时配合施用化学除草剂以消灭棉田杂草。秋雨较多或常受风灾的棉区，在中耕时宜结合进行培土，以利防涝、防倒伏。中国棉农常运用看苗诊断技术来促进或控制棉株生育。北方棉区主要采用蹲苗方法，即适当推迟蕾期浇水的时间，以控制地上部分生长，促进根系发育，使植株壮实。其后再通过灌水施肥促进棉株生长，达到增蕾保铃。南方棉区主要是争取棉株在梅雨季节发棵稳长，入伏后快发、多结铃，秋季防早衰、促早熟。另外，摘心整枝可调节棉株体内营养物质分配，减少蕾铃脱落，并促进早熟。如水肥和密度掌握适当、植株生长正常，可只进行摘心。旱薄地和早衰棉田，一般不需整枝。在棉株生长发育失调，特别是生长过旺、贪青晚熟的情况下，可使用植物激素调节棉株生长发育，减少蕾铃脱落，促进吐絮成熟。
棉花生长期长，叶片多，花和叶均有招引昆虫的蜜腺，易受多种病虫害侵袭。中国有棉花害虫300多种，其中常见的有30多种，如棉蚜、小地老虎、绿盲蝽、棉红铃虫、棉红蜘蛛、棉金刚钻、棉小造桥虫等。以保护和利用天敌，培育抗虫品种，药物防治等措施为防治的主要手段。棉花病害主要是棉花枯萎病和黄萎病，防治措施包括控制带病菌种子的传播，种植抗病品种，实行轮作倒茬和稻棉轮作等。
品种改良
棉花为常异花授粉作物，由于天然杂交（天然杂交率一般在1％～5％）和突变，品种群体中经常出现一些变异个体，因此，多采取选择育种途径。一般根据育种目标，在当地种植的推广品种或引入品种的群体中，进行一次或多次的选择优良变异株，经鉴定比较，最后育成新品种。杂交育种是根据育种目标，针对现在品种的问题，选择优缺点能相互弥补的材料作为亲本，通过一定杂交方式产生杂种，然后按性状遗传规律和杂种各世代的具体表现，进行选择、鉴定、比较，从而育成新品种。杂交方式可根据亲本亲缘的远近，分为种内品种间杂交和种间杂交，以种内品种间杂交最为常用。杂种优势利用也是棉花改良品种的一个方面，印度、中国等已配置一些强优势组合在生产上利用。此外，还可采用诱变育种方法，用γ、β射线等物理因素或化学诱变剂处理棉子、花粉或棉株生长点，从中选择优良突变体而育成新品种。不论采用何种育种方法，在育种过程中，对亲本和育种材料都要进行自交保纯或隔离防杂。
棉花在生产和加工过程中容易发生混杂，建立棉花原种场、良种繁育基地和良种轧花厂配套的棉花良种繁育体系，是保护和提高棉花良种种性，克服混杂退化的有效措施。中国棉花原种生产一般采用单株选择、分系比较、混系繁殖的方法。棉花原种在生产上可以利用三四代，第四代或第五代种子不再留种。
20世纪50年代以来，中国经历了六次棉花品种更换：1950～1955年，主要用斯字棉、岱字棉和珂字棉等品种更换亚洲棉和退化的陆地棉；1956～1960年普及陆地棉良种，用岱字棉15更换斯字棉和德字棉，并进一步淘汰亚洲棉和草棉；1964～1968年，以岱字棉15复壮种进行更新，并推广光叶岱字棉、洞庭1号及徐州1818、中棉所3号等品种；1972～1978年，主要推广国内自育品种，取代了大多数棉产区的岱字棉15和光叶岱字棉等引入品种；1979～1990年，主要推广了国内自育的中熟丰产品种以及若干抗病品种，如鲁棉1号、鲁棉6号、鲁棉2号、冀棉8号、豫棉1号、鄂沙棉28号以及西北内陆棉区主要推广的新陆1号等；1990～1997年完成了第6次品种更换，主要推广的品种有中棉所12、中棉所16、中棉所17、中棉所19、泗棉3号、军棉1号、鄂荆1号、鄂棉18等。90年代后期中国育成的杂交抗虫棉已通过区域试验和品种审定，并开始在生产上推广应用。
用途
棉花主要作为纺织工业原料，其利用价值取决于纤维品质。纤维长度是纤维品质中一项重要指标，纤维愈长，纺纱支数愈高；同时需要具有较好的纤维强度和细度。根据纺织工艺要求，世界棉花生产按纤维长度可分为五类：①短绒棉（20.5毫米以下）；②中短绒棉（20.6～26.0毫米）；③中长绒棉（26.1～28.5毫米）；④长绒棉（28.6～35.0毫米）；⑤超级长绒棉（35.1毫米以上）。棉纺织工业中需要量最大的是中长绒棉和长绒棉，超级长绒棉主要用于纺织优质细纱。短绒棉和中短绒棉主要用于纺粗纱，或作棉絮用。纤维强度一般以单纤维拉断的重力（克）为单位，陆地棉的强度约3.5～4.5克，海岛棉约4.2～5.5克。纤维细度一般用公制支数表示，即1克纤维的总长度（米），陆地棉的公制支数约5 000～6 500米/克，海岛棉6 500～8 000米/克。
棉子除留作种用外，80％以上用于榨油，脱壳后的棉仁含油率高达33％～45％，是世界上仅次于大豆的第二位重要食用油源。棉仁中还含蛋白质33％～38％，脱脂棉仁中含蛋白质45％～50％，并富含B族维生素。但由于棉仁色素腺中含有高活性的多酚类化合物棉酚，对人和单胃动物有毒害，这限制了棉子蛋白质的直接利用。采用育种手段培育的无腺体棉花品种，生产不含棉酚的种子，可使棉仁粉成为利用价值较高的食用蛋白质。棉子壳经化学处理可生产糠醛、酒精、醋酸等10多种化工产品和制活性炭，还可作真菌培养基，用来培育食用菌和药用菌。棉子壳和棉秆均可用作树脂胶合板及造纸原料。棉根和棉子中提取的棉酚，可制造治疗支气管炎的药物和男性避孕药品。
棉花在当今世界纺织纤维消费总量中占到将近一半的份额。中国是世界棉业大国，皮棉产量674.6万吨（2006），居世界第一位，原棉年消费量也居世界第一，占世界总消费量的1/3，占中国纺织工业原料总用量的60％以上。棉花及其为原料的棉纱、棉布、针织品以及服装等，已成为中国出口创汇最多的产业，且呈逐年上升趋势。
