地膜覆盖已在生产上广泛应用，并取得巨大的经济效益。
土壤表面覆盖地膜在半干旱地区大田应用，对瓜、菜、玉米、高粱、谷子等，增产效果大，效益高。在小麦等密植作物上也有应用。
地膜覆盖后，在土壤与大气之间设置了一道物理阻隔，膜下土壤至作物冠层形成了一个相对独立的微生态系统，温、光、水、肥、气等生态条件都发生了变化。
（1）增温效应。关于地膜覆盖的增温机制，主要有三个：地膜隔绝了土壤与外界的水分交换，从而消除了潜热交换的损失；地膜减弱了土壤与外界的水分交换，使土壤热通量增大；地膜及其表面黏附的水层对长波辐射交换的削弱作用，使夜间土壤有效辐射减小，温度下降减缓。专家曾定量分析了地膜覆盖下5厘米深度土壤的增温效应，发现覆膜地土壤温度受裸地土壤温度、日照长度和土壤含水量的影响，日照时间越长，土壤湿度越大，土壤温度越低，地膜的增温效果也就越明显。提高土壤温度，特别是耕层5厘米处的土壤温度是地膜覆盖增产的一个重要原因。
（2）改善光照条件。地膜覆盖不仅可以通过接纳阳光提高地温，而且还可通过反射作用改善作物光照条件，这也是其他覆盖材料所无法比拟的。专家曾测得覆膜农田地上15厘米高度的反射率为14%，这意味着作物冠层光照强度和植株本身光合面积的增加。
（3）保墒效应。地膜覆盖具有保墒、提墒作用。土壤含水量决定于土壤水分收支状况，在北方干旱地区，如果地下水埋藏深度在3～4米以下，土壤水分来源主要是降水，土壤失水的途径主要是土壤蒸发和作物蒸腾。地膜覆盖地面，切断了土壤蒸发面与大气之间水分交换的通道，土壤水分只能在地表与地膜之间的狭小空间内不断蒸发，凝结并附着在地膜的下表面，然后降落到膜内的土壤上，渗入土壤表层。土壤水分就这样在膜下不断地蒸发——凝结——降落，循环不已。与此同时，土壤下层的水分在土壤温度梯度的作用下不断上移到表层，并参与膜下的水分循环，促进土壤水分向土壤表层聚集。因此，地膜覆盖具有明显的保墒提墒作用。
（4）养分效应。地膜覆盖后，表层土壤温度增高，水分条件改善，微生物活动旺盛。研究表明，地膜覆盖可增加土壤（特别是表层土壤）的微生物总数，连续两年增幅达22.8%和13.9%，土壤中各种酶的活性提高。微生物的活动使土壤有机质的分解加快。
（5）生物学效应。地膜覆盖可以促进作物的同化物生产并影响作物干物质的分配。研究结果表明，春小麦自播种后30天起，覆膜处理和对照在株高和地上部分生物量上的差异已达显著性水平，并一直保持到成熟期。地膜覆盖增加了作物总光合面积，作物光合能力得到提高。覆膜处理的净光合速率和光合累积量都高于对照，叶片中可溶性糖含量在春小麦生长前期也处于较高水平，并在后期能促进较多的糖分向穗部和籽粒转移。