Los desafíos de los recursos limitados de tierras cultivables y la degradación ecológica en las áreas productoras de granos se abordaron en este estudio dentro del contexto más amplio de la civilización ecológica de China y los objetivos de carbono dual. Se empleó un marco integrado, aplicando el modelo de huella ecológica tridimensional (EF3d), mejorado por la mejora de la huella de carbono, para evaluar las tierras cultivables a nivel provincial, municipal y de condado. El análisis indicó un aumento tanto en la absorción como en las emisiones de carbono, resultando en un superávit de carbono. Desde 1984, se han identificado los fertilizantes químicos como la fuente predominante de emisiones de carbono. Se encontró que la absorción de carbono variaba de manera distinta entre los cuatro cultivos. Además, los flujos de carbono mostraron una notable variabilidad espacial y temporal. El déficit ecológico persistió, mostrando un agrupamiento espacial distintivo. Además, se encontró que la amplitud de la huella ecológica de las tierras cultivables (EFsize) exhibía un patrón de disminución-aumento-disminución, mientras que la ocupación de tierras cultivables se mantenía alta. La profundidad de la huella ecológica (EFdepth) superó consistentemente el umbral de 1. Espacialmente, el patrón de distribución de EFsize de las tierras cultivables era opuesto al de EFdepth; el centroide de la EFdepth de tierras cultivables per cápita experimentó un cambio espacial significativo. Se observó que la EF3d de las tierras cultivables experimentaba una tendencia a la baja, con considerables disparidades regionales. Además, se observó un uso insostenible de las tierras cultivables a múltiples escalas. Esta investigación proporciona una base empírica para promover la agricultura ecológica avanzada y las prácticas de uso sostenible de tierras cultivables.