Las propiedades fisicoquímicas del suelo afectan el crecimiento y rendimiento de los cultivos. La adición de fertilizantes puede mejorar la calidad del suelo durante el cultivo de cosechas, lo que lleva a un aumento en la producción agrícola. Los fertilizantes orgánicos pueden ser producidos mediante la compostaje de paja que de otra manera sería descartada como desecho agrícola, con posibles implicaciones para el desarrollo agrícola sostenible. Sin embargo, el mecanismo subyacente a los efectos de la compostaje de paja en el crecimiento de cultivos es desconocido. En este estudio, se utilizó un agente microbiano adecuado para la descomposición de paja en regiones frías para una fermentación biológica a gran escala. Se obtuvo compost orgánico después de la descomposición de la paja. El compost de paja se mezcló con el suelo en diferentes proporciones y luego se utilizó para cultivar plantas de arroz Songjing 2. La adición de compost de paja aumentó significativamente el crecimiento y rendimiento de las plantas de arroz y mejoró varios índices fisiológicos. Además, el tratamiento con compost de paja mejoró significativamente las propiedades fisicoquímicas del suelo (por ejemplo, pH, actividad enzimática, composición de nutrientes y diversidad microbiana) y optimizó las condiciones del suelo para el crecimiento de los cultivos. Además, la aplicación de compost de paja influyó en la expresión de genes en las vías metabólicas del arroz, así como en las vías de síntesis de metabolitos secundarios y transducción de señales de hormonas vegetales. Los datos del estudio reflejan la aplicabilidad potencial de la tecnología de fermentación de paja a baja temperatura para maximizar la producción de cultivos.