La irrigación basada en el suelo y la sustitución parcial de fertilizantes químicos por estiércol son prácticas prometedoras para mejorar la eficiencia en el uso de agua y nitrógeno (N). Hipotetizamos que su combinación beneficiaría simultáneamente la producción de papa, la calidad de los tubérculos y la rentabilidad. Se llevó a cabo un experimento de dos años en el norte semiarido de China para investigar los efectos combinados de tres tratamientos de agua [de lluvia (W0), irrigación basada en el suelo (W1), irrigación convencional (W2)] y tres tratamientos de N [sin N (N0), N químico (N1), sustitución del 25% de estiércol (N2)] sobre estos indicadores, y realizar una evaluación integral y un análisis de correlación. Los resultados mostraron que los tratamientos de agua y N afectaron por separado todos los indicadores, excepto el contenido de vitamina C. En comparación con W2, W1 aumentó significativamente la productividad del agua en un 12% y la eficiencia en el uso del agua de riego (IWUE) en un 30% debido a una evapotranspiración un 10% más baja y un uso de agua un 21% menor. Sin embargo, W1 y W2 afectaron negativamente el contenido de proteína cruda. Por el contrario, esto fue compensado por la combinación con N1 y N2. Hubo ligeras diferencias entre N1 y N2 para todos los indicadores en promedio a través de los tratamientos de agua, mientras que bajo W1, N2 aumentó significativamente el índice de área foliar (LAI) y la eficiencia de recuperación de N (REN) en un 18% y un 29.4%, respectivamente, en comparación con N1. Además, las evaluaciones integrales mostraron que W1N2 tuvo el mejor rendimiento, con el mayor rendimiento de tubérculos, ganancias y calidad aceptable. Esto puede explicarse por el aumento en LAI, IWUE y REN debido a las correlaciones positivas con el rendimiento de tubérculos y el retorno neto. En consecuencia, la irrigación basada en el suelo combinada con una sustitución del 25% de estiércol tuvo efectos complementarios en la calidad de los tubérculos y efectos sinérgicos en la productividad y rentabilidad de la papa.