Durante el período inicial de devolución de paja, una tecnología adecuada de devolución de paja puede sentar las bases para la mejora a largo plazo de la fertilidad del suelo. Este estudio se centró en los problemas de la tecnología de devolución de paja atrasada y la aplicación ciega de fertilizantes en la parte sur de la zona productora de maíz en la Llanura Noreste de China. En este estudio, se combinaron dos modos de devolución de paja (modo de cobertura de paja sin labranza durante 2 años + modo de aflojamiento profundo y entierro de paja durante 1 año, NPT; modo de labranza rotativa y entierro de paja durante 3 años, RT), con el modo RT como control, junto con diferentes tasas de aplicación de fertilizantes N (0, 192, 240 kg/ha). Los cambios en el carbono orgánico del suelo (SOC) y sus componentes activos (MBC, DOC y LOC) en la capa de suelo de 0-40 cm fueron analizados, y la tasa de estratificación de carbono, el índice de carbono del suelo (CPI), los almacenes de SOC de cada componente y el rendimiento de maíz fueron calculados para evaluar las diferencias a corto plazo (3 años) en la cantidad y calidad del carbono orgánico del suelo para encontrar métodos adecuados de devolución de paja y combinaciones de tasa de aplicación de nitrógeno. Los resultados mostraron que el modo NPT aumentó el contenido de SOC y MBC en la capa de suelo de 20-30 cm, con un aumento del 16,2% al 37,8% y del 23,0% al 50,3%, respectivamente, en comparación con el modo RT. Bajo el modo NPT, la estabilidad del almacén de carbono fue mayor después de la adición de fertilizante de nitrógeno, con un valor de CPI de 10,2% a 37,8% más alto en la capa de suelo de 20-40 cm en comparación con el modo RT. Las diferencias en el rendimiento de maíz no fueron significativas (<0,05) entre las tasas de aplicación de nitrógeno de 192 kg/ha y 240 kg/ha, pero los almacenes de SOC no mostraron cambios significativos. El almacén de MBC tuvo el valor más alto bajo la tasa de aplicación de nitrógeno de 192 kg/ha. Por lo tanto, pensamos que, en la etapa inicial de devolución de paja, el efecto de carbono orgánico provocado por el aumento de la actividad microbiana fue mayor bajo la tasa de aplicación de nitrógeno de 192 kg/ha. Teniendo en cuenta los aspectos de no afectar al rendimiento de maíz y mejorar la estabilidad de SOC, se recomienda utilizar el modo NPT con la aplicación de una tasa de fertilizante de nitrógeno de 240 kg/ha para la devolución de paja.