Las tierras de cultivo son un componente crítico de la seguridad alimentaria. Bajo los múltiples contextos del cambio climático, la urbanización y la industrialización, las tierras de cultivo de China enfrentan desafíos sin precedentes. Comprender la dinámica espaciotemporal de la no agricultura de tierras de cultivo (CLNA) y cuantificar las contribuciones de sus factores impulsores son vitales para una gestión efectiva de las tierras de cultivo y la asignación óptima de los recursos terrestres. Este estudio investigó las dinámicas espaciotemporales y los mecanismos impulsores de la CLNA en la provincia de Shaanxi (SP), una importante región productora de granos en China, desde 2001 hasta 2020, utilizando análisis estadístico geoespacial y técnicas de aprendizaje automático. Los resultados mostraron que, entre 2001 y 2020, aproximadamente 17,200.8 km2 de tierras de cultivo (8.4% del área total) se convirtieron en tierras no agrícolas, con un patrón de agrupamiento espacial pronunciado. El análisis de atribución XGBoost-SHAP reveló que entre los 15 factores impulsores seleccionados, la precipitación, la densidad de la red de carreteras, la población rural, la densidad de población, el rendimiento de granos, la población registrada y la longitud de la pendiente ejercieron la influencia más significativa sobre la CLNA en SP. Notablemente, los efectos de interacción entre estos factores contribuyeron de manera más sustancial que los factores individuales. Estos hallazgos destacan las marcadas disparidades regionales en la CLNA a lo largo de SP, impulsadas por una compleja interacción de múltiples factores, subrayando la urgente necesidad de implementar prácticas agrícolas que ahorren agua y optimizar la planificación del uso del suelo rural para mantener el equilibrio dinámico de las tierras de cultivo y garantizar la seguridad alimentaria en la región.