La fertilización con nitrógeno puede afectar el funcionamiento de la fotosíntesis, así como la composición química y el potencial antioxidante de los granos de cereales. Poco se sabe sobre la relación entre la eficiencia de la fotosíntesis y el contenido de compuestos fenólicos en el grano de cebada, especialmente en condiciones de disponibilidad variable de nitrógeno. En este sentido, se llevó a cabo un experimento de campo para examinar las respuestas de dos genotipos primarios de cebada con contenido elevado de compuestos fenólicos (TPC) en el grano y un cultivar moderno intensivo con alto contenido de proteínas a la fertilización creciente de nitrógeno (tasas de 0, 30, 60 y 90 kg N ha) durante los años de estudio, que diferían en términos de condiciones hidrotermales. El índice de verdor de la hoja (SPAD) y los parámetros de fluorescencia de la clorofila se evaluaron en tres ocasiones a lo largo de la temporada de crecimiento. Después de la cosecha, se evaluó la composición química de los granos, incluidos los ácidos fenólicos, flavonoides y el potencial antioxidante. El potencial antioxidante y la composición química del grano, incluido el TPC y el contenido de proteínas, dependían en mayor medida de factores genéticos y ambientales, y solo luego de la fertilización con nitrógeno. El nitrógeno aumentó el contenido de TPC y la capacidad antioxidante ABTS de los granos de todos los genotipos estudiados y el contenido de proteínas en el grano. Las tasas de 60 y 90 kg N ha resultaron en un aumento significativo en el SPAD, PI y F/F en BBCH 34 y 57. Se confirmó una correlación positiva entre el SPAD y PI y el contenido de TPC y ABTS en el grano. También se demostró la dependencia de las características cualitativas del F/F. Los genotipos primarios se caracterizan por un mayor potencial genético para la síntesis de compuestos fenólicos que el cultivar moderno. La síntesis de compuestos fenólicos, y por lo tanto su acumulación en el grano, es claramente estimulada por factores ambientales desfavorables y tasas moderadas de nitrógeno, y depende del contenido de clorofila en las hojas y la eficiencia de la fotosíntesis. La fertilización con N tiene un efecto beneficioso en el contenido de compuestos fenólicos en el grano resultante de la mejora en el SPAD y PI. La composición química del grano y el aumento en el potencial antioxidante están determinados por el F/F, que es bajo en condiciones de estrés hidrotérmico.