La aplicación de inhibidores de ureasa (IU) y la optimización de la proporción de aplicación de nitrógeno (N) (NSR) pueden minimizar tanto la volatilización de amoníaco (NH) como aumentar el rendimiento del arroz. Sin embargo, pocos estudios han analizado los efectos combinados de estas dos prácticas con el retorno de paja sobre el rendimiento del arroz y la volatilización de NH. En este estudio, basado en un experimento de campo que involucró el rendimiento del arroz, la materia seca aérea (ADM), la absorción de N por los cultivos (N) y la volatilización de NH desde 2018 hasta 2019 en la Cuenca de Sichuan, China, se utilizó el modelo WHCNS (simulador de carbono, nitrógeno y calor del agua del suelo) para simular los efectos del retorno de paja, IU y NSR sobre el crecimiento del arroz y la volatilización de NH. Los resultados mostraron que el modelo WHCNS funcionó bien al simular el crecimiento del arroz y la volatilización de NH. Con una cantidad de retorno de paja que supera las 4 t ha, el rendimiento del arroz aumentó lentamente o se estabilizó, mientras que la N y la volatilización de NH continuaron aumentando. Aumentar la proporción de fertilizante de panoja (PF) mejoró la N durante la etapa de PF, promoviendo así la mejora del rendimiento. El NSR (una proporción de 1:1:3 de fertilizante base, fertilizante de macollaje y PF) logró el rendimiento más alto, superando al de 2:1:2 en 0.29, 0.23 y 0.08 t ha en cantidades de retorno de paja de 2, 3 y 4 t ha, respectivamente. Sin embargo, los efectos de IU sobre la N y la mejora del rendimiento fueron limitados. Además, el NSR optimizado y la aplicación de IU redujeron la volatilización de NH durante las etapas de fertilizante base o de macollaje, lo que llevó a una disminución promedio del 5.5% y 8.5% en la volatilización total de NH, respectivamente. Mientras tanto, el aumento en la cantidad de retorno de paja redujo los efectos de reducción de volatilización de NH de ambas prácticas. En general, la combinación de NSR e IU con una cantidad de retorno de paja de 3 t ha fue la práctica óptima para equilibrar la seguridad alimentaria y los beneficios ambientales en áreas de suelo púrpura.