El retorno de paja tiene impactos importantes en la protección del suelo negro, la seguridad alimentaria y la protección del medio ambiente. Un año de retorno de paja (S1) reduce el rendimiento del arroz y aumenta las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, los efectos de los años sucesivos de retorno de paja en el rendimiento del arroz, los nutrientes del suelo y las emisiones de GEI en la región noreste de arroz aún no están claros. Por lo tanto, realizamos cuatro años sucesivos de retorno de paja (S4) en un experimento posicional para investigar los efectos de diferentes años de retorno de paja en el rendimiento del arroz, los nutrientes del suelo y las emisiones de GEI en la región noreste de arroz. Los tratamientos experimentales incluyeron lo siguiente: sin retorno de paja (S0), un año de retorno de paja (S1), dos años sucesivos de retorno de paja (S2), tres años sucesivos de retorno de paja (S3) y cuatro años sucesivos de retorno de paja (S4). En comparación con S1, los rendimientos de arroz de S2, S3 y S4 aumentaron en un 10.89%, 15.46% y 16.98%, respectivamente. Pero solo S4 aumentó en un 4.64% en comparación con S0, mientras que otros tratamientos fueron inferiores a S0. S4 aumentó el número de panículas por m y el número de espiguillas por panícula en un 9.34% y un 8.93%, respectivamente, en comparación con S1. El número de panículas por m disminuyó en un 8.06% en S4 en comparación con S0, mientras que el número de espiguillas por panícula aumentó en un 13.23%. En comparación con S0, el carbono orgánico del suelo, el nitrógeno total, el NH-N, el NO-N, el fósforo disponible y el potasio disponible de S4 aumentaron en un 11.68%, 10.15%, 24.62%, 21.38%, 12.33% y 13.35%, respectivamente. Los años sucesivos de retorno de paja de arroz disminuyeron la intensidad de GEI (IGE). En comparación con S1, el IGE de S4, S3 y S2 disminuyó en un 16.2%, 11.84% y 9.36%, respectivamente. Así, S4 aumentó el rendimiento del arroz y los nutrientes del suelo, reduciendo el IGE.