El cultivo intensivo anual de forraje a través de siembras diversificadas puede aumentar la eficiencia en el uso de recursos y satisfacer los requerimientos alimenticios de la población en crecimiento. Sin embargo, el aumento del tiempo de cultivo podría aumentar la demanda de energía y los costos de producción con riesgos ambientales asociados, como emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Un experimento de campo de 2 años que incluyó tres sistemas de cultivo (monocultivo de avena forrajera [O], cultivo mixto de avena forrajera-yeros común [O/V], y monocultivo de yeros común [V]) y dos fechas de siembra (primavera y verano) se llevó a cabo para evaluar de manera integral el rendimiento productivo, la utilización de energía y la eficiencia ecológica bajo un sistema mixto de cereal-leguminosa durante dos temporadas de siembra en el noroeste de China. El rendimiento promedio de materia seca del sistema y el beneficio económico en el sistema mixto aumentaron en un 70.9% y 132.6%, respectivamente, en comparación con los del sistema de monocultivo. La aplicación de un sistema de cultivo mixto aumentó la eficiencia energética y el índice de ecoeficiencia (EEI) en un 61.4% y 132.3%, respectivamente, con una disminución en la intensidad de emisión de GEI (GHGI) en un 49.9%. La siembra en primavera aumentó el promedio de productividad de forraje y beneficio económico en un 9.3% y 18.6%, respectivamente, con una disminución del 23.0% en GHGI en comparación con la provocada por la siembra en verano. Sin embargo, no hubo correlación entre el sistema de cultivo mixto y la fecha de siembra única, y el rendimiento promedio de materia seca, beneficio económico y GHGI del sistema de cultivo mixto fueron 7.8 t/ha, 1478.4 USD/ha y 0.3 kg COe/kg, respectivamente. Además, en comparación con el sistema de monocultivo, la combinación de las temporadas de primavera y verano bajo el sistema de cultivo mixto podría aumentar el promedio anual de productividad de forraje del sistema, beneficio económico y EEI en un 37.0%, 49.9% y 53.1%, respectivamente, mientras se reduce el GHGI en un 48.4%. Este estudio demuestra que el cultivo mixto de avena forrajera y yeros común durante la primavera y el verano fue el sistema de cultivo sostenible que logró una alta productividad del sistema, buenos retornos económicos, alta utilización de energía y bajo riesgo ambiental en el noroeste de China.