La escasez global de forraje de alta calidad ha limitado significativamente el desarrollo de la ganadería. Aprovechar los efectos complementarios del intercultivo de colza y veza peluda puede mejorar el rendimiento y la calidad del forraje; sin embargo, los mecanismos subyacentes de la sobrerendimiento en los sistemas de intercultivo de colza-veza peluda aún no están claros. Durante dos años de experimentos de campo, se investigaron tres sistemas de cultivo: cultivo exclusivo de colza, cultivo exclusivo de veza peluda y cultivo intercalado de colza-veza peluda para evaluar los efectos del intercultivo en la morfología de raíces y tallos, la distribución de la luz en el dosel, la fisiología fotosintética de las hojas y el metabolismo del nitrógeno. Nuestros resultados demostraron que el intercultivo aumentó la biomasa del forraje y el rendimiento de proteína bruta en un 14,3-20,0% y 30,7-92,8%, respectivamente, en comparación con el cultivo exclusivo. El intercultivo aumentó significativamente la biomasa de raíces, aumentando la biomasa de raíces laterales en un 81% en comparación con el cultivo exclusivo de colza. También mejoró los rasgos anatómicos del tallo, incluida el área de la corteza (58,8-80,7%), el grosor de la corteza (25,1-38,3%), el número de haces vasculares (18,0-37,3%), la longitud de los haces vasculares (17,8-18,4%), el perímetro de los haces vasculares (6,7-18,7%), el área de los haces vasculares (34,6-63,9%) y la resistencia a la rotura del tallo (25,7-76,6%). Además, el intercultivo optimizó la interceptación vertical de la luz del dosel, redujo la actividad de enzimas antioxidantes (CAT, POD, SOD) y la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y mejoró las actividades de la glutamina sintetasa y la nitrato reductasa, los rasgos estomáticos y las tasas fotosintéticas en las hojas de ambos cultivos. El modelado de ecuaciones estructurales reveló que, en el sistema de intercultivo, la resistencia mejorada a la caída de la población promovió directamente el metabolismo del nitrógeno y las tasas fotosintéticas de las hojas, aumentando en última instancia la biomasa de la población. En resumen, el intercultivo de colza-veza peluda mejoró la distribución de la luz en el dosel, fortaleció la anatomía del tallo de la colza y la penetración de raíces, y mejoró la resistencia a la caída de la población, la fisiología fotosintética de las hojas y el metabolismo del nitrógeno, aumentando así la biomasa y calidad del forraje. El papel de apoyo de la colza en el sistema de intercultivo aclara los mecanismos de sobrerendimiento del intercultivo de colza-veza peluda, ofreciendo un marco teórico para optimizar los sistemas de producción de forraje en todo el mundo.