El calentamiento global altera la frecuencia e intensidad del proceso de congelación-deshielo, impactando en los ciclos de carbono del suelo. Cuatro suelos de un experimento de retorno de paja de 12 años fueron utilizados: S0 (sin paja), S1 (baja tasa de adición), S2 (tasa media) y S3 (alta tasa). Se realizaron diez tratamientos con o sin adición temporal de paja a diferentes tasas para explorar sus efectos en el carbono de la biomasa microbiana del suelo (MBC) y en el carbono orgánico disuelto (DOC) bajo condiciones de congelación-deshielo de laboratorio y de campo. En comparación con la temperatura constante, el proceso de congelación-deshielo en condiciones de laboratorio redujo el MBC (5.79%~29.9%), mientras que esta tendencia fue mitigada o revertida bajo condiciones de campo. El efecto aliviador de la adición de paja en la disminución de MBC fue mayor en S0 que en S1, S2 y S3 en un promedio de 31.7%. La aplicación de paja a tasa media (S2 8 t/ha) proporcionó niveles apropiados de C lábil, mejorando la actividad microbiana manteniendo bajos los niveles de DOC y reduciendo el riesgo de pérdida de C. Los resultados revelaron discrepancias en los efectos de congelación-deshielo en el OC lábil del suelo entre condiciones de laboratorio y de campo, la mitigación de los impactos de congelación-deshielo en MBC por la adición de paja, y la tasa adecuada de retorno de paja en la Llanura de Liaohe. Por lo tanto, un manejo adecuado de nutrientes puede mantener y regular la actividad microbiana y el C lábil del suelo en áreas con ciclos de congelación-deshielo.