La rotación de cereales y legumbres es un sistema integrado que facilita la fertilidad del suelo y la producción agrícola sostenible. Sin embargo, la investigación sobre la compatibilidad de la gestión que afecta las propiedades físico-químicas del suelo produce una sostenibilidad general del agroecosistema, pero la rentabilidad es deficiente, especialmente bajo la retención de paja y las posibles reducciones en la aplicación de fertilizantes. Un experimento de campo de 11 años investigó tres tratamientos: sin retención de paja + fertilización mineral tradicional (TNS), retención de paja + fertilización mineral tradicional (TS) y retención de paja + fertilización mineral reducida (DS). En comparación con TNS, TS mejoró significativamente las propiedades físico-químicas del suelo, incluyendo macro-agregados (R > 0.25 mm), porosidad, capacidad de retención de agua en el campo (FWC), almacenamiento de carbono orgánico del suelo (SOC), almacenamiento de nitrógeno total, carbono de biomasa microbiana (MBC) y nitrógeno de biomasa microbiana (MBN) en un 17.3%, 3.2%, 13.0%, 5.5%, 3.2%, 15.5% y 13.8%, respectivamente. TS también aumentó significativamente los rendimientos totales (trigo + soja) (TYs), las ganancias económicas y el índice de sostenibilidad de emergía (ESI) en un 15.8%, 25.0% y 3.7 veces más que TNS, respectivamente. Sorprendentemente, en comparación con TS, DS mejoró aún más significativamente R > 0.25 mm, porosidad, FWC, almacenamiento de SOC, MBC, MBN, TY, ganancias económicas y ESI en un 11.4%, 1.5%, 6.1%, 3.0%, 10.6%, 7.2%, 5.7%, 11.1% y 36.5%, respectivamente. En general, la retención de paja con fertilización reducida mejora las propiedades del suelo, los rendimientos y la sostenibilidad de emergía en sistemas de rotación de trigo-soja.