The aim of this work was evaluate the physiological indicators of association between water deficiency and soil acidity, by determining the nitrate reductase activity, the levels of free proline and initial growth of the root system of seedlings of sugarcane cv. IAC91-5155. After 30 days, the seedlings were transferred to plastic pots with 12 dm3 of dystrophic alic Red Latosol (Oxisol) and submitted to association of three treatments of water availability: no stress (70%), moderate stress (55%) and severe stress (40%), in according with field capacity and three acidity treatments: no stress (55%), moderate stress (33%) and severe stress (23%), considering the base saturation. The experimental design was that of random blocks under factorial scheme of 3x3, with four replicates. After 60 days under the stress association, the levels of free proline, the nitrate reductase activity and the growth of the sugarcane roots system were evaluated in seedlings of sugarcane. The nitrate reductase enzyme activity can be considered a physiological indicator of the effect of the association of acid and water stress in moderate conditions in soil, while the free proline can be considered physiological indicator to both stress in severe conditions. Water deficiency increasing reduced growth of sugarcane roots.O objetivo deste trabalho foi avaliar indicadores fisiológicos da associação entre deficiência hídrica e acidez do solo, por meio da determinação da atividade da enzima redutase do nitrato, dos teores de prolina livre e do crescimento inicial do sistema radicular de plantas jovens da cultivar IAC91-5155 de cana-de-açúcar. Aos 30 dias, as mudas, originadas da brotação de uma gema, foram transferidas para vasos de plástico de 12 dm3 contendo Latossolo Vermelho distrófico álico e submetidas à associação de três tratamentos de disponibilidade hídrica: sem estresse (70%), estresse moderado (55%) e estresse severo (40%), de acordo com a capacidade de campo, e três níveis de acidez no solo: sem estresse (55%), estresse moderado (33%) e estresse severo (23%), considerando-se o índice de saturação por bases. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 3x3, com quatro repetições. Aos 60 dias sob associação dos estresses foram determinados a atividade da enzima redutase do nitrato, os teores de prolina livre e o crescimento inicial do sistema radicular de plantas jovens de cana-de-açúcar. A atividade da enzima redutase do nitrato é indicadora fisiológica do efeito da associação do estresse hídrico e da acidez em condições moderadas no solo, enquanto, a prolina livre é indicadora desses estresses em condições severas. A intensificação da deficiência hídrica reduz o crescimento das raízes de cana-de-açúcar.