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青藏高原是我国分布面积最广泛的传统牧区。该地区重要的饲草主要以抗寒性强的禾草为主,粗蛋白含量较低,无法满足牲畜营养的要求,因此,有必要引入栽培粗蛋白含量较高的优质豆科牧草。但苜蓿在高寒地区种植存在当年生长慢、越冬难问题。研究覆膜种植方式在旱作条件下对高寒区苜蓿促生和提高苜蓿越冬率的机制,可为高寒地区或类似区域苜蓿建植提供依据。在青藏高原东北缘的甘肃省武威市天祝高寒区设置垄沟覆膜（FMRF）、平膜（MPG）和垄沟（RF）处理,研究覆盖方式对土壤水分、温度、氮素特征、有机质含量、土壤酶活性、苜蓿形态指标、光合指标和苜蓿根系生理指标的影响。研究结果如下:1、垄沟覆膜和平膜处理提高了青藏高原东北缘地区苜蓿出苗率。与垄沟处理相比,垄沟覆膜和平膜处理苜蓿出苗率和出苗时间分别提高了67.84%、41.06%和10 d、8 d;分枝数和茎基粗较垄沟处理分别增加了100.00%、53.20%和55.74%、35.25%。垄沟覆膜和平膜处理显著地提高了苜蓿株高、地上和地下生物量、根颈芽数、主根直径、主根长度、根颈直径和侧根数;垄沟覆膜和平膜处理苜蓿越冬率分别提高了25.76%、23.79%。与垄沟处理相比,垄沟覆膜和平膜处理显著地提高了苜蓿的叶面积和叶绿素含量（P<0.05）,同时提高了光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用率和气孔限制值数值,降低了胞间CO2浓度。2、覆膜提高了土壤温度和水分含量。土壤中无机氮（硝态氮、铵态氮）和有机氮（全氮、和碱解氮）、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和有机质含量在各土层均表现为:垄沟覆膜处理的垄土（FMRF-R）>垄沟覆膜处理的沟土（FMRF-F）>平膜处理（MPG）>垄沟处理的垄土（RF-R）>垄沟处理的沟土（RF-F）。3、苜蓿根系还原糖、淀粉、可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸含量均为垄沟覆膜处理<平膜处理<垄沟处理,且垄沟覆膜处理显著低于垄沟处理（P<0.05）;苜蓿根系丙二醛含量表现为垄沟处理>平膜>垄沟覆膜;垄沟覆膜处理下根系超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性低于平膜和垄沟处理。垄沟覆膜处理显著增加了苜蓿根系细胞壁中半纤维素的含量（P<0.05）,提高了植物根系细胞壁中纤维素的含量,显著降低了植物细胞壁中木质素的含量（P<0.05）。4、苜蓿越冬率与株高、主根直径、主根长度、根颈直径、根颈芽数、地下生物量、地上生物量、分枝数、茎基粗、侧根数和叶面积极显著正相关（P<0.01）;与苜蓿根系超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、丙二醛、半纤维素和纤维素含量显著正相关（P<0.05）;与苜蓿根系淀粉、还原糖、可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸含量以及抗坏血酸过氧化物酶和木质素含量显著负相关（P<0.01）。