El retorno de paja es una medida agrícola efectiva que influye en el ambiente ecológico. En el contexto del cambio climático global y la necesidad de desarrollo sostenible, es esencial explorar cómo los métodos de retorno de paja afectan el medio ambiente. Este estudio realizó un experimento de campo de dos años comparando diferentes tratamientos de retorno de paja: sin retorno de paja (CK), retorno de paja directamente (SR) y paja devuelta en zanjas profundas (ISR). Los resultados mostraron que el tratamiento SR aumentó el carbono orgánico disuelto en el suelo (DOC) (21,7~25,8%) y el nitrógeno orgánico disuelto (DON) (8,5~43,8%) en comparación con CK. El tratamiento ISR mejoró significativamente el DOC (13,1~33,0%) y DON (14,2~50,8%). Ambos tratamientos SR e ISR también mejoraron los indicadores de crecimiento del maíz, como el índice de área foliar (LAI), biomasa del tallo, biomasa de hojas y biomasa de grano. En cuanto a los efectos ambientales, la medida ISR redujo las emisiones de NO y disminuyó significativamente la huella de carbono (CF) y la huella hídrica (WF). Específicamente, la huella de carbono (CF) a escala de rendimiento y la huella hídrica (WF) a escala de rendimiento de ISR se redujeron en un 12,0% y un 9,1%, respectivamente, en 2023. El análisis de correlación reveló que el DON y DOC del suelo eran factores clave en estos beneficios ambientales. Además, la reducción en la huella hídrica y de carbono estuvo estrechamente relacionada con el aumento de la capacidad de retención de agua del suelo y la mayor biomasa en todos los órganos del maíz. Por lo tanto, demostramos que la medida ISR no solo promueve la acumulación de biomasa de maíz, sino que también mitiga de manera efectiva las emisiones de carbono y el consumo de agua en tierras de cultivo. Puede estar relacionado con el aumento de los niveles de DON y DOC del suelo. En general, el método ISR promete apoyar prácticas agrícolas sostenibles.