农田土壤拥有巨大的碳固持潜力，对区域碳循环及碳收支有重要意义。土壤有机质含量的高低是衡量农田土壤肥力的重要指标，也是粮食产量、品质的重要保障。华北平原是中国重要的农业区及粮食供应基地，拥有数千年耕作历史。但因环境和历史缘故，其大部分地区农田属于中低产田，严重制约区域发展。为解决粮食需求增加和土壤瘠薄盐碱等困境，过去30年来，华北平原开展了一系列农业改革措施（如，土壤去盐渍化等），土壤质量得到显著改善，作物产量也大幅提升。然而，土壤有机碳对该时期农业发展进程的响应，以及该响应趋势在未来华北平原农业发展中可持续性问题的研究还不多，或仅限于点位/县域尺度的耕层土壤(0-20cm)。为此，采用多源数据:1）整合文献发表数据，研究30年来土壤有机碳、氮演变动态，2）利用华北平原10个典型县历史调查数据和重采样数据，明确不同历史时期土壤有机碳、氮空间分布特征，估算土壤有机碳变化。同时，收集自然环境（如气象数据）和人类活动（如耕作措施）等数据，利用随机森林（Random forest）等统计方法，探讨土壤有机碳变化的调控因子。最后借助DayCent模型手段对未来华北平原土壤有机碳变化的可持续性及优化农田土壤碳管理措施进行讨论。主要结果如下:　　1)华北平原是中国农田土壤有机碳增加最快的地区之一。整合已有研究结果可知，过去30年来，农田土壤耕层有机碳(SOC)含量显著增加，从1980s的6.0±0.58g C kg-1增加到2000s的8.5±1.37g C kg-1，到2010s的9.5±1.8g C kg-1左右。总体1978-2015年间有机碳含量平均增加速率为0.10-0.125g Ckg-1yr-1。土壤全氮含量从1980s的0.72gN kg-1增加到1.02g N kg-1，增加幅度为41.7％，年均增加量为0.01g Nkg-1yr-1。　　2)不仅表层土壤有机碳有较大幅度提高，底层土壤有机碳同样累积迅速通过历史数据和重采样得出，华北平原10典型县表层土(0-20cm)SOC浓度增加了3.43g C kg-1（相对1980s增加63.8％），底层(20-40cm)增加了1.46g C kg-1(+37.7％)。SOC的储量分别增加了9.4Mg Cha-1（相对1980s增加72.5％）和5.1Mg C ha-1(+56％)。对于土壤全氮，表层0-20cm平均增加了1.0Mg C ha-1(+83.4％)，底层20-40cm土壤增加了0.7Mg C ha-1(+67％)。因此，对于底层土壤有机碳动态的研究不能忽视。　　3)华北平原表层(0-20cm)土壤有机碳储量年均增长速率为10.9Tgyr-1，按照已发表文献中国农田表层土壤最高碳固持速率25.5Tg yr-1来算，过去30年来华北平原为中国农田土壤碳固持贡献了43％，其面积仅占中国耕地面积的27％。因此，华北平原成为近30年来中国农田碳固持效率最高的地区。20世纪80年代以来的农耕环境的提升（如中低产田改造、去盐渍化、化肥大量施用等）及农业政策的支撑是华北平原农田土壤有机碳大幅提升的主要原因。　　4)虽然华北平原土壤有机碳增幅较大，但相对国内其它农业区，有机碳含量水平仍然较低，该地区农田土壤还有很大的碳固持潜力。DayCent模型结果来看:增加土壤碳投入，并配合保护性耕作措施，能够在保证产量的同时，有效降低化肥需求，增加土壤有机碳。未来华北平原农田土壤还将继续扮演碳汇角色，为区域农田可持续发展发挥重要作用。　　综上，本研究采用多源数据和多种统计及模型的方法，对过去30年来华北平原农田土壤有机碳变化进行了研究，并探讨其驱动和调控因素。同时，借助模型讨论了未来土壤有机碳发展和管理模式，为未来全球变化下华北农田管理措施转变提供科学依据。