La escasez de agua y el uso excesivo de fertilizantes químicos presentan desafíos significativos para la agricultura moderna, afectando críticamente la fotosíntesis de los cultivos, el rendimiento, la calidad y la sostenibilidad de la productividad. Esta investigación evalúa el impacto del fertilizante orgánico en los atributos fotosintéticos, el rendimiento y la calidad del pakchoi bajo diferentes condiciones de riego, incluyendo agua dulce y agua salobre. Los hallazgos revelan que el modelo hiperbólico rectangular modificado captura con mayor precisión la reacción fotosintética a la fertilización orgánica, superando a otros modelos evaluados. La tasa máxima de fotosíntesis neta (P), el rendimiento, el azúcar soluble (SS) y el contenido de proteína soluble (SP) mostraron una tendencia parabólica cuadrática de apertura hacia abajo con el aumento de la aplicación de fertilizante orgánico. Específicamente, bajo riego con agua dulce, se obtuvieron los valores óptimos de P, rendimiento, SS y SP a tasas de fertilizante orgánico de 65.77, 74.63, 45.33 y 40.79 kg/ha, respectivamente, alcanzando valores máximos de 20.71 umol/(m·s), 50,832 kg/ha, 35.63 g/kg y 6.25 g/kg. Esta investigación proporciona una base fundamental para futuras investigaciones sobre la compleja relación entre el estrés por salinidad del agua y la gestión de nutrientes, con el objetivo de crear metodologías agrícolas más sofisticadas y sostenibles. Los conocimientos adquiridos podrían influir significativamente en las prácticas de fertilización orgánica, promoviendo no solo mayores rendimientos, sino también una calidad superior en los productos agrícolas.