La Mongolia Interior, una región importante en China para el cultivo de remolacha azucarera, enfrenta desafíos causados por una gestión no científica del agua y los fertilizantes. Esta mala gestión restringe la mejora del rendimiento y la calidad de la remolacha azucarera y agrava el desperdicio de agua y la contaminación ambiental. Este estudio tiene como objetivo evaluar los efectos de la reducción de agua y fertilizante en el crecimiento y el metabolismo fisiológico de la raíz principal de la remolacha azucarera. Se realizaron experimentos de campo en Ulanqab, Mongolia Interior, en 2022 y 2023, utilizando un diseño de parcelas divididas con tres niveles de fertilización e irrigación. El estudio analizó los efectos de los tratamientos de reducción de agua y fertilizante en el peso fresco de la raíz principal, la tasa de respiración, el metabolismo energético, la actividad de las enzimas respiratorias y la expresión génica en la raíz principal de la remolacha azucarera. Se encontró que una reducción del 10% en el fertilizante aumentó significativamente el peso fresco de la raíz principal de la remolacha. Investigaciones adicionales revelaron que durante la fase de rápido crecimiento de las hojas y el período de crecimiento de la raíz principal y el azúcar, una reducción del 10% en el fertilizante reguló al alza la expresión génica y reguló a la baja la expresión génica en la raíz principal de la remolacha. Esto aumentó las actividades de HK e IDH, disminuyó la actividad de G6PDH, mejoró la actividad de la vía EMP-TCA e inhibió la PPP. El peso de la raíz principal se correlacionó positivamente con la tasa de respiración, el contenido de ATP, EC y las actividades de ATPasa, HK e IDH, aumentando así la tasa de crecimiento de la raíz principal y el peso fresco de la raíz principal, con un aumento promedio del 4.0% en dos años. Estos hallazgos introducen un nuevo método para optimizar el uso de fertilizantes, particularmente beneficioso en regiones con escasez de agua. Implementar esta estrategia podría ayudar a los agricultores en el oeste de Mongolia Interior y áreas similares a mejorar el rendimiento y la sostenibilidad de los cultivos. Este estudio ofrece nuevas perspectivas sobre prácticas agrícolas eficientes en el uso de recursos, destacando la importancia de estrategias de fertilización personalizadas adaptadas a las condiciones ambientales locales.