针对陕南烟区烤烟生产中的水氮供应匹配性，以云烟 99 为材料，研究了 3 种土壤水分条件 W1（土壤相对含水量75%~85%）、W2（土壤相对含水量 55%~65%）、W3（土壤相对含水量 35%~45%）与 3 种施氮量 N1（4g/ 株）、N2（5g/ 株）、N3（6g/株）双因素完全组合的 9 个水氮互作处理对烤烟烟碱含量、烟碱合成途径关键酶活性及代谢产物含量的影响。结果表明，施氮量对烟碱合成的作用效果因土壤相对含水量不同而有所差异。移栽后 85d，与 W3N1 处理相比，W3N2、W3N3 处理的中部叶烟碱含量分别增加 37.2%、56.6%，W2N1 处理烟碱含量较低。移栽后 51d，与 W2N1 处理相比，W2N2、W2N3 处理的精氨酸脱羧酶活性分别提高 10.7%、21.1%，鸟氨酸脱羧酶活性分别提高 17.6%、28.6%。所有处理中，W2N3 处理的腐胺 N- 甲基转移酶活性最高，比 W2N1 提高了 17.6%。通过代谢组学手段对烟碱含量差异较大的 W1N1、W3N3 处理进行根部差异代谢物分析，结果表明差异代谢物在氨酰 tRNA 生物合成途径、ABC 转运器通路、氨基酸生物合成途径及嘌呤代谢中显著富集，烟碱合成途径的代谢产物含量存在显著差异，天冬氨酸、精氨酸含量与烟碱含量呈显著正相关。