【摘要】【目的】探索土膜耕作法对农田土壤水分、温度和养分变化的影响，揭示土膜对作物根系生长及产量效应，明确土膜的农业生产价值，为其应用提供理论依据与技术。【方法】在宁夏引黄灌区通过喷施1.0%浓度羧甲基纤维素铵（carboxymethyl cellulose ammonium,CMC-NH₄）水溶液促使土膜产生。设CMC-NH₄用量0（CK）、50.0（T1）、100.0（T2）、200.0（T3）和300.0 kg·hm^-2（T4）5个处理，开展春小麦-夏玉米复种下的土壤水分、温度、养分、微生物、作物根系及产量效应研究。【结果】喷施CMC-NH₄的各处理春小麦和夏玉米田土壤日均含水量提高3.3%—7.0%（P<0.05，下同）和1.9%—6.1%，日平均温度提高7.9%—12.6%和5.6%—11.7%，土壤积温增加88.98—141.94℃和60.25—136.65℃；0—30 cm土层根长提高37.5%—17.1%和11.2%—1.7%，根表面积提高15.3%—4.5%和12.5%—9.2%，土层根系干重增加17.0%—41.5%和30.9%—36.7%；提高春小麦籽粒产量7.3%—18.8%和夏玉米地上部干重33.6%—49.0%，提高土壤氮磷钾含量和促进土壤微生物多样性增加。【结论】喷施CMC-NH₄形成的土膜具有农田覆盖功能，能够改善土壤水热环境，促进作物养分吸收利用、根系生长、提高产量；土膜耕作法为构造“表实上虚下实”良好耕层结构提供了技术方法，对作物产能提升、农田土壤改良及农业高质量发展有支撑作用。宁夏引黄灌区CMC-NH₄推荐喷施量为100.0 kg·hm^-2。