为了探究施肥和补播量对退化山地草甸牧草的营养物质含量及瘤胃发酵参数的影响，筛选最适宜的老芒麦、扁穗冰草、垂穗披碱草和紫花苜蓿混播组合，设置4个施肥量(0、3.6、7.2和10.8 t·hm^-2)和4个播种量(0、3.4、4.6和5.7 kg·hm^-2)，对4种混播草地：老芒麦+垂穗披碱草+紫花苜蓿（EEM）、老芒麦+扁穗冰草+紫花苜蓿（EAM）、扁穗冰草+垂穗披碱草+紫花苜蓿（AEM）和老芒麦+扁穗冰草+垂穗披碱草+紫花苜蓿（EAEM）的干物质产量、营养物质含量进行测定，并通过体外发酵研究施肥和补播量对混播牧草组合瘤胃发酵参数的影响。结果表明：与未施肥相比，施肥显著提高了各混播处理的干物质产量（DMY）和相对饲喂价值（RFV）(P<0.05)，显著降低了各混播处理的中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量（P<0.05）；在4.6 kg·hm^-2的补播量处理下，补播显著提高了EEM混播处理的DMY和RFV（P<0.05），显著降低了EEM混播处理的NDF和ADF含量；EEM、EAM、AEM在4.6 kg·hm^-2处理下，瘤胃液中氨态氮（NH3-N）和丙酸含量显著高于其他补播处理（P<0.05）。主成分分析结果显示，施肥和播种量分别为10.8 t·hm^-2、5.7 kg·hm^-2的EEM混播组合综合得分最高。响应面分析结果表明，AEM混播组合的预测产量最高，EEM次之，EEM混播组合的预测综合得分最高。基于产量和综合评价，在施肥和补播量分别为10.8 t·hm^-2和5.7 kg·hm^-2的老芒麦+垂穗披碱草+紫花苜蓿组合效果最好。