Para abordar la baja productividad y las limitaciones de agua en los campos de alfalfa de la Región de Riego del Río Amarillo de Gansu en China, este estudio optimizó el cultivo de alfalfa (L.) a través de regímenes de plantación de nitrógeno sinérgicos. Un ensayo de campo de dos años (2021-2022) evaluó tres sistemas: surcos con mulch ordinario (PM), surcos con mulch biodegradable (BM) y plantación plana convencional (FP), bajo cuatro tasas de liberación controlada de N (0, 80, 160, 240 kg ha). Las evaluaciones multidimensionales incluyeron dinámicas de crecimiento, rendimiento de materia seca, calidad forrajera (proteína bruta [PB], fibra detergente ácida/neutral [FDA/FDN], valor relativo de alimentación [VRA]), y métricas de eficiencia de recursos (eficiencia de uso del agua [EUA], EUA de riego [EUAI], productividad parcial del factor N [PPFN], eficiencia de uso de N agronómico [EUNA]). Los resultados mostraron lo siguiente: (1) En comparación con la plantación plana convencional, la plantación en surcos con mulch de película promovió significativamente el crecimiento de la alfalfa, siendo la película de plástico ordinario más efectiva que la biodegradable. La altura de la planta y el diámetro del tallo mostraron una respuesta cuadrática a las tasas de aplicación de nitrógeno (N) elevadas bajo patrones de plantación idénticos, alcanzando un pico en niveles intermedios de N antes de disminuir con aumentos adicionales. (2) La plantación en surcos con película de plástico ordinario y biodegradable combinada con una tasa de N adecuada mejoró el rendimiento y la calidad de la alfalfa. En particular, el tratamiento PMN2 alcanzó el mayor valor de rendimiento (14,600 kg ha), PB (19.19%) y VRA (124.18), y el valor más bajo de FDA (29.63%) y FDN (48.86%), siendo significativamente mejor que los otros tratamientos (<0.05). (3) EUA, EUAI, PPFN y EUNA siguieron el patrón PM > BM > FP. Con el aumento de las tasas de aplicación de N, EUA, EUAI y EUNA aumentaron inicialmente y luego disminuyeron, alcanzando un pico bajo N2, mientras que PPFN mostró una tendencia decreciente y alcanzó su máximo bajo N1. El análisis de componentes principales reveló que la plantación en surcos con película de plástico ordinario combinada con 160 kg·ha de N (PMN2) optimizó el rendimiento de la alfalfa, logrando mejoras equilibradas en rendimiento, calidad forrajera y eficiencia en el uso de agua y nitrógeno. Se recomienda este régimen como la estrategia óptima para el cultivo de alfalfa en la Región de Riego del Río Amarillo de Gansu y ecorregiones análogas.