烟草（Nicotiana tabacum L.）是我国重要的叶用经济作物,在国家税收中有着举足轻重的地位,同时对精准扶贫发挥着重要作用。水分和氮素是影响植物光合作用的重要因素,二者均对烤烟产质量有较大影响,在烟叶生产中往往因为水分和氮素的供给不匹配导致水氮利用率低及一系列环境问题。因此需要通过水氮协同,以水定氮,以氮促水,从而提高烤烟的产质量。本研究以云烟99为材料,通过盆栽与大田试验,研究了3种土壤水分条件W1（土壤相对含水量75%～85%）、W2（土壤相对含水量55%～65%）、W3（土壤相对含水量35%～45%）与3种施氮量N1(4 g·株-1)、N2(5 g·株-1)、N3(6 g·株-1)双因素完全组合的9个水氮互作处理对烤烟氮肥利用和烟碱代谢、生理特性及烤后烟叶产质量的影响,以期为水肥协同施用、提高烟叶产质量提供理论依据。取得的主要结果如下:不同土壤水分条件下施氮量增加有利于烤烟干物质积累和氮肥利用。在同一土壤相对含水量下N3处理可以提高烤烟干物质积累量、各器官含氮量、各器官Ndff(植株器官从肥料中吸收分配到的15N量对该器官全氮量的贡献率)及氮肥利用率。増施氮肥效果以W2条件下较好,其中W2N3处理与W2N1处理相比,干物质积累量提高了7%,根、上部叶、下部叶氮含量分别提高12.2%、35.1%、84.6%,氮肥利用率提高了22.8%。相同施氮量下土壤相对含水量增加有利于烤烟干物质积累和氮肥利用,以W1条件下效果较好。综合分析,W1N3、W1N1、W2N3处理的效果较佳。不同水氮处理对烤烟烟碱含量及其合成有显著影响。施氮量对烟碱合成的作用效果因土壤相对含水量不同而有所差异。移栽后85天,与W2N1处理相比,W2N2、W2N3处理的上部叶烟碱含量分别增加24.1%、57.8%;与W3N1处理相比,W3N2、W3N3处理的中部叶烟碱含量分别增加37.2%、56.6%,下部叶烟碱含量分别增加27.0%、39.5%。各部位烟碱含量均以W1N1处理较低。各施氮处理下精氨酸脱羧酶（ADC）、鸟氨酸脱羧酶（ODC）活性（移栽后51天）在W2条件下差异显著,与W2N1处理相比,W2N2、W2N3处理的ADC活性分别提高10.7%、21.1%,ODC活性分别提高17.6%、28.6%。通过代谢组学手段对烟碱含量差异较大的W1N1、W2N3处理进行根部差异代谢物分析结果表明,差异代谢物在氨基酰基t RNA生物合成途径、ABC转运器通路、氨基酸生物合成途径及嘌呤代谢中显著富集,烟碱合成途径代谢产物存在显著差异,其中天冬氨酸、精氨酸含量与烟碱含量呈显著正相关。不同土壤水分条件下适量増施氮肥可以提高烤烟叶片渗透调节物质含量,提升烤烟的抗氧化防御系统,缓解烤烟氧化损伤。与W2N1处理相比,W2N3处理的可溶性蛋白、可溶性糖含量分别提高45.7%、28.5%,超氧化物歧化酶（SOD）活性提高31.2%、过氧化物酶（POD）活性提高44.9%;施氮量增加可以有效降低土壤水分含量降低导致的叶片丙二醛、超氧阴离子自由基含量的升高,相同土壤水分条件下,N2、N3处理效果较好,与W1N1处理相比,W1N3处理丙二醛含量降低了19.4%,W3N3处理超氧阴离子自由基含量降低了25.1%。不同水氮处理对烟叶的产质量与致香物质含量有显著影响。农艺性状、经济性状在W1、W2条件下均以N3处理表现较好;W3条件下以N2处理表现较好。其中以W1N2、W1N3处理效果较好。W1条件下N2处理烟碱、总氮含量较为适宜;W2条件下N1处理烟碱、总氮含量较为适宜;W3条件下N3处理烟碱、总氮含量较为适宜。W1N3处理烤后烟叶糖碱比、氮碱比较佳,化学成分协调性较好,W3N3处理中性致香物质含量较高。综合分析,W1条件下N2和N3处理效果较好,W2条件下N3处理效果较好,W3条件下N2处理效果较好。总之,适宜的水氮配施可提高烟株养分积累量,提高烟碱含量及其合成酶活性,缓解烤烟的氧化损伤,提升烤烟的抗氧化防御系统,从而促进烤烟生长,提高烟叶品质和经济价值。W1条件下N2和N3处理效果较好,W2条件下N3处理效果较好,W3条件下N2处理效果较好。研究结果为烤烟生产过程中的水氮协同提供一定的科学依据和技术支撑。