Esta investigación investiga la influencia del acoplamiento agua-nitrógeno en el contenido de agua del suelo, la dinámica del nitrógeno y la distribución de raíces en tierras agrícolas, junto con las interacciones entre el agua del suelo, el transporte de nitrógeno, la distribución de raíces y el rendimiento de los cultivos. Se llevó a cabo un experimento de campo bajo estrés hídrico moderado (50-60% de la capacidad de campo) y tres tasas de aplicación de nitrógeno (100, 200 y 300 kg·ha, aplicadas en dos partes: 50% durante la siembra y 50% en la etapa de unión, etiquetadas como N, N y N) en las dos etapas críticas de crecimiento (etapa de unión P y etapa de espigado-silicón P) del maíz. Los resultados demostraron que los parámetros morfológicos de las raíces del maíz exhibieron la tendencia N > N > N bajo diferentes tratamientos de nitrógeno. En comparación con N, el nitrógeno bajo (N) disminuyó los parámetros morfológicos de las raíces en un 35.01-49.60% en promedio, mientras que el nitrógeno alto (N) llevó a una reducción del 49.93-61.37%. El tratamiento N mantuvo consistentemente una mayor absorción de agua, con el rendimiento más alto de 13,336 kg·ha observado bajo el tratamiento CKN, lo que representa aumentos del 16.1% y 9.2% en comparación con los tratamientos PN y PN, respectivamente. El estrés hídrico en la etapa de unión (P) inhibió el desarrollo de raíces más severamente que en la etapa de espigado-silicón (P), demostrando una estrategia de adaptación bidireccional caracterizada por una penetración vertical más profunda bajo estrés hídrico y una expansión horizontal aumentada bajo desequilibrio de nitrógeno. El análisis de correlación reveló una correlación positiva entre el contenido de nutrientes del suelo y los indicadores de rendimiento del maíz. Al mismo tiempo, los valores característicos de las raíces estaban significativamente correlacionados negativamente con el rendimiento (< 0.05). Una gestión adecuada del agua y el nitrógeno estimuló efectivamente el crecimiento de las raíces, mitigó los riesgos de lixiviación de nitrógeno y mejoró el rendimiento. Estos hallazgos ofrecen una base teórica para optimizar la gestión del agua y el nitrógeno en la producción de maíz dentro de la Cuenca del Río Amarillo.