El estrés hídrico y salino impacta significativamente la acumulación de biomasa de cultivos (TB); sin embargo, las contribuciones relativas de los factores fotosintéticos, fisiológicos y morfológicos siguen siendo poco comprendidas. Este estudio tiene como objetivo investigar de manera integral los efectos del estrés hídrico y salino en la fisiología del crecimiento de los cultivos e identificar los principales factores que influyen en la acumulación de biomasa. Examinamos cuatro variedades de quinoa bajo cuatro niveles de salinidad (s0: 0 mmol/L, s1: 100 mmol/L, s2: 200 mmol/L y s3: 300 mmol/L) y dos niveles de humedad (w1: 30% de capacidad de campo (FC), w2: 80% FC). Utilizando análisis de componentes principales (PCA) y análisis de correlación, construimos un modelo de bosque aleatorio (RF) y un marco de modelado de caminos de mínimos cuadrados parciales (PLS-PM) para elucidar los efectos del estrés hídrico y salino en la fisiología del crecimiento de la quinoa y aclarar los mecanismos adaptativos de la quinoa bajo condiciones de salinidad variable. Los resultados indican que (1) la salinidad tiene un efecto regulador más sustancial en la acumulación de prolina (Pro) y iones de sodio (Na) que la disponibilidad de agua. En condiciones de humedad adecuada (w2), la actividad de las enzimas antioxidantes aumentó en respuesta a un estrés salino leve (s1). Sin embargo, con el aumento de los niveles de salinidad, se observó una disminución significativa en la actividad enzimática (< 0.05). (2) El PCA identificó la salinidad como un factor clave que influye significativamente en los cambios fisiológicos en el crecimiento de la quinoa. El modelo RF indicó que, bajo condiciones severas de salinidad (s3), la eficiencia intrínseca en el uso del agua (iWUE) emergió como un impulsor crítico que afecta la acumulación de biomasa (TB). (3) El modelo PLS-PM cuantificó las tasas de contribución relativa de varios factores a la biomasa total (TB). Reveló que, a medida que aumentaba la salinidad, los coeficientes de camino de los factores fotosintéticos también aumentaron, pero su contribución relativa disminuyó debido a una reducción correspondiente en la contribución de los factores morfológicos. Estos hallazgos ofrecen una base teórica y apoyo en la toma de decisiones para la gestión integrada de condiciones de agua y sal en campos agrícolas salino-alcalinos, así como para el cultivo de cultivos tolerantes a la sal.