La papa (L.) tiene un alto valor nutricional y una fuerte adaptabilidad, y juega un papel extremadamente importante en la seguridad alimentaria global. El uso excesivo de fertilizantes nitrogenados (N) en la producción de papa ha aumentado los costos y la contaminación ambiental. En este estudio, se determinó la eficiencia en el uso de N (NUE) de dos variedades de papa (DXY y DN310) bajo condiciones de alto nitrógeno. La eficiencia en el uso de N de DXY fue relativamente alta. Las diferencias entre los grupos de población microbiana del rizosfera de las dos variedades se determinaron utilizando el método de secuenciación metagenómica. Los genes relacionados con la eficiencia de N se identificaron conjuntamente utilizando análisis de transcriptoma y metaboloma. Se observó una diferencia significativa entre las dos variedades de microorganismos, lo que llevó a diferentes microorganismos en el rizosfera. En comparación con DN310, las raíces de DXY retuvieron más N disponible y generaron menos NO. Además, DXY mostró una susceptibilidad a enfermedades relativamente baja. Los análisis combinados de transcriptoma y metaboloma indicaron que los metabolitos expresados diferencialmente en las dos variedades diferentes bajo condiciones de alto N se enriquecieron principalmente en las vías de metabolismo de aminoácidos y metabolismo de azúcares. Utilizando el análisis de red de coexpresión génica ponderada, se identificaron dos genes asociados con la respuesta al fertilizante nitrogenado. Este estudio proporcionó valiosos conocimientos para la cría de variedades de papa con alta eficiencia en el uso de N.