在干旱、半干旱地区覆膜能够有效提高水资源利用率,起到蓄水保墒的效果。同时覆膜后土壤温度的增高对于作物的生长发育产生重要影响。本试验于2013-2014年在西北农林科技大学教育部旱区农业水土工程灌溉试验站进行,以裸地不覆膜处理为对照,在平作和垄作两种种植方式下设置黑、白两种颜色地膜覆盖。通过EH2O水热传感器和TRIME-TDR对冬小麦-夏玉米轮作条件下的土壤水分和土壤温度进行动态的监测,研究覆膜种植对土壤水热时空动态变化的影响,结合不同生育阶段作物的生长发育指标,阐明覆膜种植下作物的增产机制,加强对覆膜效应的研究,同时为构建覆膜条件下的作物模型提供基础数据。通过试验研究,得到的主要结论如下:(1)在冬小麦-夏玉米轮作条件下,在连续降雨且雨量充沛的季节,覆膜处理土壤0-20cm土壤表层含水率均低于对照不覆膜处理。在干旱少雨季节,起垄覆白膜处理土壤含水率较不覆膜处理提高2.1%。在作物生长各阶段,沿土层深度,在80cm及更深土层覆膜处理含水率高于不覆膜处理。(2)土壤温度随时间的变化规律表现为,表层土壤温度日变化幅度最大,沿土层深度,土壤温度日变化幅度逐渐减小,在70cm及更深土层,土壤温度趋于稳定不变。覆膜后影响表层土壤温度最高值到达时间,在冬小麦生长季,覆膜处理表层15cm土壤温度最高值出现时间早于覆膜处;在夏玉米季,最高值出现时间晚于不覆膜处理。随土层深度的增加,土壤温度到达土壤温度最高值的时间推迟,30cm土层土壤温度最高值出现时间较对照15cm土层推迟2h。(3)在冬小麦-夏玉米轮作条件下,覆膜处理对两种作物生育阶段的增温效果不同。在冬小麦生长阶段,覆膜处理较对照处理增温效果显著,尤其在越冬期-返青期,覆膜处理土壤温度平均值的日均温较对照处理增加2.6℃。在夏玉米生长阶段,覆膜处理与对照处理土壤温度变化没有明显的差异。全生育期内,覆膜处理土壤平均温度为24.7℃,较对照处理增加0.1℃。整个冬小麦生育期内覆膜处理全生育期内的有效地积温均高于对照处理。覆膜后土壤温度的增加有利于提高土壤有效地积温,冬小麦全生育期内覆膜处理较对照处理增加有效地积温391.8℃。(4)冬小麦生育期内覆膜处理能够增加干物质的积累量。在各生育阶段,平作覆白膜处理和平作覆黑膜处理干物质积累量均高于对照处理,在灌浆期,起垄覆白膜处理和平作覆黑膜处理较对照处理分别增加24.5%和15.1%。在夏玉米生长阶段,覆膜处理干物质积累量小于对照处理。无论是平作还是垄作,在拔节期-灌浆期,覆黑色地膜处理干物质积累量均高于相同种植方式下覆白色地膜处理干物质积累量。三叶期和七叶期,起垄覆膜处理下植株高度平均值较平作覆膜处理植株高度平均值分别提高14.2%和18.9%。(5)在冬小麦生长阶段,覆膜处理产量均高于对照处理,起垄覆黑膜处理籽粒产量和水分利用效率均较对照处理差异显著,起垄覆膜的产量均值高于平作覆膜处理,增幅为5.2%,起垄覆黑膜处理有效积温利用效率较起垄覆白膜处理差异显著。在夏玉米生育阶段,覆黑色地膜处理夏玉米产量均高于覆白膜处理产量。平作覆黑膜处理较平作覆白膜处理籽粒产量提高了433.9 kg/hm2;起垄覆黑膜处理籽粒产量较起垄覆白膜处理增加354.2 kg/hm2。