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棉纤维的发育过程可分为分化期、伸长期、加厚期和扭曲期（脱水成熟期）四个时期。
分化期：在开花前１６小时或更长的时间，棉花胚珠部分表皮细胞分化为纤维原始细胞，并突出于胚珠表皮。开花前后不断有大量胚珠表皮细胞分化为纤维原始细胞并突起，这些突起的纤维原始细胞将来发育为纤维。
伸长期：棉花开花后第２天纤维初生细胞开始伸长，受精后５～１５天伸长最快，２５～３０天纤维达最后长度。一般开花后３天内开始伸长的可发育成长纤维，３天后开始伸长的只能形成覆盖种子表面的短绒。影响纤维伸长的速度和长度，除品种等因素外，水分是主要因素。当土壤水分低于田间最大持水量的５５％时，则纤维缩短２～３毫米。此外，温度低于１６℃及光照不足，也会使棉纤维变短。
加厚期：棉纤维加厚一般从开花后２０～２５天开始，每天淀积一层，直到裂铃时停止，需２５～３０天。加厚的速度和厚度，因品种和环境条件而异。在环境条件中，温度是影响纤维加厚的主要因素。在２０～３０℃的温度范围内，温度越高，加厚越快，低于２０℃时纤维停止加厚。因此，后期的棉铃不成熟棉纤维较多，品质差。
脱水成熟期：此期一般在棉铃开裂后３～５天完成。棉子上纤维的多少，常用“衣指”或“衣分”来表示。衣指即１００粒子棉的纤维重（克）；衣分是指皮棉重占子棉重的百分数。
