La paja y el biochar, dos enmiendas del suelo comúnmente utilizadas, han demostrado mejorar la fertilidad del suelo y la composición de las comunidades microbianas. Para comparar los efectos de la paja y el biochar en la fertilidad del suelo, centrándonos particularmente en los componentes de la materia orgánica disuelta en el suelo (DOM) y las propiedades fisicoquímicas del suelo y las comunidades microbianas, se empleó una combinación de secuenciación de alto rendimiento y tecnología de mapeo de fluorescencia tridimensional. En nuestro estudio, establecimos cuatro tratamientos, es decir, sin biochar ni paja (B0S0); solo biochar (B1S0); solo retorno de paja (B0S1); y biochar y paja (B1S1). Nuestros resultados demuestran que la materia orgánica del suelo (SOM), el nitrógeno disponible (AN) y el potasio disponible (AK) aumentaron en un 34.71%, 22.96% y 61.68%, respectivamente, bajo el tratamiento B1S1 en comparación con el tratamiento B0S0. Además, el carbono microbiano (MBC), el carbono orgánico disuelto (DOC) y el carbono orgánico particulado (POC) aumentaron significativamente con el tratamiento B1S1, en un 55.13%, 15.59% y 125.46%, respectivamente. Los resultados también muestran una mejora en la diversidad microbiana, la composición de las comunidades microbianas y el grado de humificación del suelo con la aplicación de biochar y paja. Además, al comparar las diferencias en la fertilidad del suelo, los componentes de DOM y otros indicadores bajo diferentes tratamientos, los tratamientos combinados de biochar y paja tuvieron un impacto positivo más significativo en la fertilidad del suelo de arroz en comparación con el biochar. En conclusión, nuestro estudio reveló que la combinación de la incorporación de paja y la aplicación de biochar tiene impactos significativos y se considera un enfoque efectivo para mejorar la fertilidad del suelo.