牧草是奶牛生理的必需饲料奶牛是大食量的草食畜种，具有非常发达的瘤胃和反刍功能饱食后的反刍是奶牛的生理需要，奶牛的咀嚼活动既有助于唾液缓冲液分泌，能有效地控制奶牛瘤胃中的酸碱度，也是决定瘤胃环境是否正常的一个指示剂。牧草等粗纤维的理化特性对于抚慰奶牛的咀嚼活动和维持稳定的乳脂率是十分重要的奶牛对日粮中有效中性洗涤纤维水平的化学反应是乳脂率变化，对其物理反应是其咀嚼活动。牧草含有丰富的粗纤维素供奶牛尽情地享受反刍的营养和乐趣，满足奶牛的采食习性和消化生理。如果人为地加大奶牛日粮精饲料的成分或减少粗饲料，则不利于奶牛的反刍生理习性和对粗饲料的消化利用。因此，要保持奶牛日粮的纤维平衡，就必须添加日粮 30% 左右的粗饲料，并保证奶牛有 40% 时间进行反刍。由奶牛生理特性和消化器官的功能决定了奶牛业是以粗饲料为主要日粮成分的动物养殖业奶牛生来就是以草为生，食性、消化系统和生理习性都是以适应食草而进化。只是现代奶牛饲养业的崛起，人类为了获得更多的奶产品，才研究和配制奶牛日粮饲料。但是国内外的科学家们采用多种办法，以不同的奶牛日粮精粗比研究了奶牛对日粮有机物、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的降解作用，其结果：一是奶牛日粮精粗比为 1 ∶ 1 时，有机物、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维降解率最高，当精粗比增加到 7 ∶ 3 时，其降解率都不同程度地降低；二是当精饲料占日粮 20% 60% 时奶牛对日粮干物质的消化率无显著影响，但精饲料的比例达到 80% 时干物质消化率显著降低；三是当奶牛日粮中精粗料比为 68 ∶ 32 时，碳水化合物的利用效率最高。上述研究结果标明，奶牛日粮中精料的含量超越 50% 时，对瘤胃内粗饲料的消化即有 “ 负组合效应 ” 因而通常认为，奶牛日粮中精料的含量一般不高于 60% 为佳， 70% 可能是极限。
牧草是奶牛日粮的营养需要牧草含有丰富的蛋白质，奶牛最经济的粗蛋白饲料牧草是营养丰富、适口性好、经济平安和方便环保的优质粗饲料，特别是豆科牧草（紫花苜蓿、红豆草等）集约化奶牛养殖最可靠、最经济的优质蛋白质来源。苜蓿的干物质中，粗蛋白质含量高达 18% 24.8% 蛋白质含有 20 种以上的氨基酸，包括人和动物的全部必需氨基酸，以及一些稀有氨基酸（瓜氨酸、刀豆氨酸等）其中赖氨酸的含量为 1.06%~1.38%
苜蓿叶蛋白与联合国粮农组织推荐的成人氨基酸模式基本符合，因此大面积种植苜蓿可解决人、畜蛋白质紧缺的问题。
苜蓿还含有大量可供反刍家畜利用的非蛋白氮（游离氨基酸、肽、酚胺、嘌呤和生物碱等）约占苜蓿总氮量的 33% 非蛋白氮对非反刍家畜利用价值不高，但能被奶牛瘤胃中的瘤胃微生物所很好利用，青贮后的苜蓿有大量蛋白质水解为氨基酸，其非蛋白氮含量可高达 50% 以上。苜蓿草叶蛋白中各类氨基酸含量接近动物性蛋白，赖氨酸、色氨酸等氨基酸模式合理，组成比例较为均衡，其营养价值和饲养效果均与鱼粉相当，并高于大豆饼、花生饼等，具有明显的增加奶牛体重和奶产量，改善奶产品的品质，降低饲料消耗率，提高饲料的转化率等良好的饲养效果，一种可以再生的良好植物蛋白来源。苜蓿和尿素相结合可替代奶牛日粮中的大豆粕。用苜蓿干草饲喂奶牛，能显著增强瘤胃微生物合成蛋白质的能力，提高乳牛的奶产量和泌乳的耐久性，降低牛奶的乳脂率。这是因为苜蓿草产品可平衡反刍家畜的各种氨基酸，并提供维生素和高品质纤维素，使瘤胃蛋白含量达到总蛋白质的 58% 60% 从而大大提高苜蓿蛋白质利用效率的结果。上海光明集团生产实践标明，用苜蓿草产品饲养奶牛能增强奶牛的抗病能力和免疫力，可显著提高产奶量和繁殖能力。
牧草含有丰富的维生素和矿物质，奶牛最安全的绿色饲料大多数牧草和牧草的初级加工产品，如鲜草、青干草、干草捆（块）草颗粒、草粉等，除含有丰富的粗蛋白外，还富含多种维生素和矿物质。禾本科牧草调制的青干草，不只气味芳香，草质细软，而且含有丰富的不饱和脂肪酸、维生素、胡萝卜素和矿物质；苜蓿草产品干物质总能为 4.87 5.71 千卡 / 克，且富含叶黄素、叶绿素、胡萝卜素、维生素 E 维生素 B 及钙、磷、铁、镁等矿物质元素，其中钙含量高达 1.50% 1.90% 因此苜蓿草产品具有不添加人工色素、无异味、高蛋白含量、低脂肪、低糖的特点，饲养奶牛理想的粗饲料。
优质苜蓿青干草或草粉含粗蛋白质与赖氨酸、色氨酸、光氨酸等比玉米高 3 倍，比大麦高 1.7 倍。此外，还有叶黄素和微生素 C K E B 和 Ca P 等微量元素及其他微生物活性物质，营养成分齐全均衡，可满足奶牛日粮中营养的需求。由于各种牧草产品能满足奶牛对蛋白质、维生素、多酚、生物活性钙、胡萝卜素和纤维素等多种营养物质的需求，所以，奶牛日粮中加入优质牧草，不只可提高奶牛的产量，而且还可显著提高奶产品的品质和乳脂率，其所含的维生素 E 能有效地控制牛奶香味的氧化，坚持鲜奶所具有的特殊香味。奶产品市场中，消费者反映有的鲜奶气味不香、品质不佳，其原因之一就是奶牛日粮中缺少牧草粗饲料、维生素和矿物质。
豆科牧草有促进农作物秸秆类粗饲料消化利用的作用奶牛体内矿物元素缺乏会使瘤胃微生物生长效率降低，严重缺乏时饲料的消化率降低，微生物群体数量减少。秸秆类粗饲料中，矿物质元素较为缺乏，而奶牛瘤胃真菌生长对硫有特殊需求，且硫有利于瘤胃微生物蛋白的合成。磷的体外试验可使纤维素消化率提高 123% 微生物蛋白增加 53% 体内试验的纤维素消化率提高 10.9% 瘤胃磷、钙缺乏时微生物生长效率降低，秸秆采食量和消化率均降低。镁对所有瘤胃微生物都是必需的对纤维分解菌尤其必要，供给足量的镁是农作物秸秆等低品质粗饲料达到最佳利用效果的先决条件。豆科牧草含有钙、硫、磷、镁、铁等多种矿物元素，加之奶牛的瘤胃微生物对必需矿物元素的富集能力，即可满足奶牛对矿物质元素的需求。
豆科牧草对农作物秸秆存在着协同利用效果，而这种正组合效应是由多种因素综合而形成的奶牛日粮合理利用这种正组合效应将会使秸秆的利用效率得到进一步提高。苜蓿干草可消化粗蛋白含量是一般农作物秸秆的 2.3 3.5 倍，综合营养价值与奶牛的混合精料接近。研究发现苜蓿在瘤胃中的降解恰好能够发生某些粗纤维分解菌生长所需要的异丁酸、戊酸以及小肽和氨基酸，通过抚慰粗纤维分解菌的活性，从而增进奶牛对纤维性物质的消化率，并改善了瘤胃环境的生理参数（如枝链脂肪酸、瘤胃氨态氮等）另外奶牛日粮中添加苜蓿或红豆草时瘤胃真菌的游动孢子数目增加，苜蓿易发酵的细胞壁成分町能促进纤维分解菌在低品质农作物秸秆上的集群，这些实验进一步证实了补饲苜蓿等豆科牧草产品可改善农作物秸秆的利用效率，并证明苜蓿草和麦草存在着正组合效应。所以，奶牛日粮中添加豆科牧草，既可满足奶牛营养需要，提高奶产品品质，又可显著提高奶牛对粗饲料的利用率，降低饲养本钱。