A cana-de-açúcar é uma das principais culturas exploradas no Brasil, seja em condições de sequeiro ou irrigada. A água e o nutriente potássio são insumos que podem interferir na fisiologia dessa cultura e, quando fornecido em fertirrigação, permite uma maior eficiência do uso da água e de fertilizantes. O potássio é o nutriente mais exigido pela cana-de-açúcar e a sua eficiência é melhorada quando se utiliza a fertirrigação. Assim, objetivou-se avaliar as respostas fisiológicas da cana-de-açúcar durante o terceiro ciclo de cultivo (soqueira) quanto à aplicação de doses de potássio em condições de sequeiro e irrigação. O experimento foi desenvolvido em esquema de parcelas subdivididas (4 x 2), sendo quatro doses de adubação potássica (0, 70, 140 e 210 kg ha-1 de K2O) com e sem irrigação. A condutância estomática foi maior quando as plantas de cana-de-açúcar foram irrigadas em todas as doses de potássio estudadas, exceto para o controle aos 235 e 393 dias após o corte. O índice SPAD não apresentou diferença entre as condições irrigado e sequeiro em todas as doses de adubação potássica e épocas de avaliação. Há diferença no índice de área foliar entre as plantas irrigadas e em condições de sequeiro apenas quando se aplica a dose de 140 kg ha-1 de K2O aos 340 dias após o corte.