地膜覆盖栽培是用聚乙烯塑料薄膜作为覆盖物的一种保护性栽培技术，是农作物栽培技术的一项重大改革和发展。棉花地膜覆盖栽培，从20世纪70年代以来，经试验、示范，已在全国推广使用，获得了早熟、优质、增产、增收的显著效果。一般可增产30%~60%，霜前花增加15%~20%，衣分提高1%~2%。
地膜覆盖对棉田土壤的效应
1.提高地温：地膜覆盖本身并不能产生热能，其增温效果主要表现：一是抑制了土壤水分蒸发，减少由于水分蒸发时的热量消耗；二是盖膜后，太阳辐射能可以透过薄膜而被膜下的地面吸收。由于薄膜具有良好的不透气性，阻碍近地气层的热量交换，减少热的散失。据山东潍坊地区（现为潍坊市）观察，从播种到出苗，覆膜地5厘米地温比露地增高3.8℃，5月份增高2.9℃，6月份增高1.1℃，7月份增高0.2℃~0.6℃。
2.保墒提墒:覆盖地膜后，土壤水分蒸发受到阻挡，蒸发速度减慢，总的蒸发量下降，起明显保摘作用。且覆膜后，土壤表面温度上升，水分蒸发，促使土壤水分上升，又由于蒸发的水气受膜的阻隔不能散失，就在膜下凝结成水珠，滴到土壤表面，这样就形成土壤深层水分逐渐向上层聚积，起到提摘作用。提摘效应能使种子层有适宜的水分条件，有利于棉籽萌发和出苗。另外，露地栽培条件下，土壤水分的变幅很大，干湿交替悬殊、频繁，对根系发育不利。覆膜棉田能使土壤水分相对稳定，为根系正常发育创造较好的环境条件。
3.改善土壤物理性状：地膜覆盖，可减缓和避免遭受雨滴冲击和人为践踏所引起的土壤板结、变硬等不良后果，保持土壤原有的疏松状态。露地栽培，特别是土壤结构不良时，每一次降雨，都需进行中耕松土，盖膜后可节省中耕松土的劳力，并减少机械耕作、人畜田间作业的碾压和践踏。地膜覆盖下的土壤，因受增温和降温过程的影响，使水气膨缩运动加剧。增温时，土壤颗粒间的水气膨胀，致使颗粒间孔隙变大；降温时，又在收缩后的空隙内充满水气。多次反复膨胀和收缩，可使土壤疏松、容重减少，孔隙度增大。江苏省农科院经济作物研究所于收获期测定，覆膜处理的土壤容重为1.31克/厘米，孔隙度为50.64%，而露地的土壤容重为1.41克/厘米，孔隙度为46.72%，分别相差7.1%和6.4%。在水蚀和风蚀严重地区，地膜覆盖可明显减轻对土壤的侵蚀。
4.加速养分转化和利用棉田地膜覆盖可减少土壤内氮肥的损失。旱作土壤中氮素损失，主要是氨的挥发和硝态氮的淋失。地膜覆盖可显著地减少氨的挥发。山西省棉花研究所年试验，每公顷施千克碳铵于5厘米以下土层，3天后测定，覆膜的挥发量比露地减少95.4%。地膜覆盖由于减少土壤水的渗透，减少了硝态氮和其他养分的淋洗损失。
地膜覆盖后，土壤增温，水分也保持在适宜状态，有利于土壤有机质分解，加速矿化过程，转化成可利用态。据山西省棉花研究所无苗盆栽测定，地膜覆盖的土壤硝态氮高于不覆盖处理，土壤速效磷含量也明显高于无地膜覆盖的。但在植棉条件下，地膜覆盖的土壤硝态氮和速效磷含量都低于露地栽培。这是因为地膜覆盖的棉株生育加快，代谢旺盛，吸收养分增多。这也是造成前期养分供应多、消耗多，使后期养分供应不足，棉株易于早发、早衰的一个重要原因。
5.有助于抑制土壤盐渍化：土壤表层的积盐过程，是土壤蒸发量过大时，土壤水带着盐分通过毛细管作用上升到地表，到达地表时，水分气化散失，盐分就积聚在土壤表层。地膜覆盖棉田，由于阻止水分蒸发，地膜内土表水分聚积量大，减少盐分随水上升，从而使土表含盐量比露地减少。
地膜覆盖除了上述效应外，薄膜和膜下附着的水珠对光有一定反射能力，增加作物株间的光照强度，从而增加近地空间的光量，使棉株获得较好的光效应，增强光合作用。地膜还能促进膜下土壤微生物活动，增加土壤空气中二氧化碳的含量等。
地膜覆盖对棉株生育的效应
1.根系：地膜覆盖土壤温度提高，水分适宜，结构改善，为根系生长发育创造了良好的条件。主根深长、粗壮；侧根发生离地表较近，侧根数量上层多而密集，下层少而稀疏；支根和小支根多而发达，也是上密下疏。耕作层中根系增加，下层根系减少，有利于吸收耕层的养分。根系活力明显提高，吸收能力加强，干物质积累多，伤流量增加，促进苗期生育进程和地上部营养器官的旺盛生长。但后期根系活力严重下降，早衰现象表现明显。
2.生育进程：地膜覆盖能促进早出苗、出齐苗，缩短出苗期。江苏省农林厅将覆盖栽培棉花的生育特点概括为“四早”，即出叶早、现蕾早、开花早、吐絮早。大丰市试验结果，地膜覆盖比不覆盖的出真叶早3天，现蕾早8天，开花早9天，吐絮早10天，全生育期缩短9~10天。
3.三桃比例和结构地膜覆盖栽培：可使棉株开花期提早，这就改变了三桃比例和结构。各地试验均证明，可增加伏前桃和伏桃，而且三桃结构也有了变化。伏前桃露地栽培条件下仅有第一、第二果枝的脚桃和小桃，而覆盖田则增加部分中部果枝的大桃。伏桃除中部腰桃外，还增加部分中上部的棉桃。秋桃中大部分为早秋桃。地膜覆盖棉株还能增加单株铃数和铃重。所以地膜覆盖栽培具有增加产量、促进早熟和改善纤维品质的作用。