El sistema actual de agricultura depende en gran medida de fertilizantes químicos, que afectan negativamente la salud del suelo, el medio ambiente y la productividad de los cultivos. Mejorar la producción de cultivos de forma sostenible es un tema desafiante en el sistema agrícola actual. Para abordar este problema, asumimos que el uso combinado de abono orgánico y fertilizantes de nitrógeno inorgánico puede mejorar el rendimiento del grano de arroz y las propiedades del suelo sin perjudicar el medio ambiente. Este estudio explora los efectos combinados del estiércol de ganado (CM), el estiércol de aves de corral (PM) y el fertilizante químico (CF) en las propiedades del suelo, el crecimiento del arroz, la fisiología y el rendimiento y calidad del grano. Se incluyeron seis tratamientos en las siguientes combinaciones: T-sin fertilizante de N; T-100% CF; T-60% CM + 40% CF; T-30% CM + 70% CF; T-60% PM + 40% CF; y T-30% PM + 70% CF. Los resultados mostraron que a lo largo de las temporadas, el tratamiento T aumentó la tasa de fotosíntesis neta, la biomasa total, el rendimiento del grano y el contenido de amilosa en un 23%, 90%, 95% y 10%, respectivamente, en comparación con el control. Este incremento en la tasa de fotosíntesis neta y el crecimiento fue resultado de un 24%, 14%, 19% y 20% más de longitud total de raíces, área superficial de raíces, volumen de raíces y diámetro de raíces, respectivamente. Las mejoras en estos atributos también aumentaron el rendimiento del grano y la eficiencia de uso de nitrógeno del arroz. No se observaron diferencias significativas entre T y T. El análisis de correlación también confirmó que los rasgos morfológicos de las raíces estaban positivamente correlacionados con el rendimiento del grano, la absorción de N y la acumulación de biomasa. De manera similar, la mejora en el rendimiento del grano y la eficiencia de uso de N también estuvo asociada con la mejora de las propiedades del suelo, es decir, la densidad aparente, la porosidad del suelo, el carbono orgánico del suelo y el N total bajo el tratamiento combinado de fertilizantes de N orgánicos e inorgánicos. En conclusión, la integración del 30% de N de PM o CM con el 70% de N de CF (urea) es una opción prometedora no solo para un mayor rendimiento y calidad del grano de arroz, sino también para mejorar la salud del suelo. Este estudio proporciona una estrategia sostenible de manejo de nutrientes para mejorar el rendimiento de los cultivos con una alta eficiencia en el uso de nutrientes.