La paja es un subproducto agrícola que resulta de la producción de muchos cultivos, como los cereales, sin embargo, a menudo se considera un producto de desecho. Sin embargo, la paja tiene tanto un precedente histórico como un potencial futuro como recurso agrícola. En este estudio, nuestro objetivo fue determinar los efectos de devolver la paja al suelo en el cultivo de arroz. Para ello, utilizamos la variedad de arroz híbrido Luliangyou Jingling como material de prueba para estudiar el efecto de la devolución de paja bajo cuatro niveles diferentes de aplicación de nitrógeno (0 kg N (N1), 120 kg N/hm (N2), 150 kg N/hm (N3) y 180 kg N/hm (N4)) en la dinámica de macollaje del arroz, el índice de área foliar (LAI), la acumulación de materia seca y el rendimiento. Encontramos que el arroz con devolución de paja tenía un mayor número de panículas efectivas, junto con un mayor número de granos por panícula, en comparación con aquellos sin devolución de paja. Además, el número de macollos, LAI, materia seca total y rendimiento del arroz en cada período de crecimiento principal con devolución de paja fueron mayores que aquellos sin devolución de paja, y estos valores aumentaron con un aumento en la tasa de aplicación de nitrógeno. El rendimiento fue el más alto a 9520.63 kg/hm sin devolución de paja, mientras que el rendimiento más alto con devolución de paja se logró a 10,738.26 kg/hm. Nuestros resultados revelaron el nivel óptimo de aplicación de nitrógeno para un alto rendimiento de arroz de siembra directa de dos líneas con devolución de paja, lo que proporciona una referencia teórica para la reducción precisa de la aplicación de fertilizantes en el cultivo de arroz.