Los patrones de cultivo convencionales y científicos son importantes para lograr la utilización sostenible del suelo negro y promover el desarrollo de alta calidad de la agricultura. También tienen una significación de gran alcance para proteger el suelo negro y construir un sistema de rotación de cultivos para identificar los patrones de cultivo en el noreste de China y analizar su cambio dinámico espacio-temporal. Utilizando métodos de geo-información Tupu y una matriz de transferencia de tierras, este estudio identificó los patrones de cultivo y su cambio espacio-temporal basado en datos de teledetección para tres períodos, a saber, 2002-2005, 2010-2013 y 2018-2021. Los principales resultados revelaron que los patrones de cultivo de maíz continuo, cultivo mixto, rotación de maíz-soja y cultivo continuo de soja fueron los principales patrones de cultivo en el condado de Wangkui, con el área total de los cuatro patrones representando el 95.28%, 94.66% y 81.69%, respectivamente, en los tres períodos. En el contexto del calentamiento climático global, los patrones de cultivo de maíz y soja continuos y el patrón de cultivo mixto en el condado de Wangkui mostraron una tendencia a evolucionar hacia una rotación de maíz-soja en la región norte. Además, la rotación de maíz-soja evolucionó aún más hacia un sistema de cultivo mixto de maíz y soja en el norte. Además, la evolución espacio-temporal de los patrones de cultivo fue impulsada significativamente por factores naturales y sociales. Específicamente, los factores naturales influyeron en los patrones espacio-temporales de variación en los patrones de cultivo, mientras que los factores sociales contribuyeron a la transformación del comportamiento de toma de decisiones de los agricultores sobre los cultivos. En consecuencia, se requieren urgentemente nuevas perspectivas, políticas institucionales y soluciones sólidas, como explorar y comprender el comportamiento de los agricultores respecto a las prácticas de rotación de cultivos y mitigar los factores naturales y climáticos para mejorar la seguridad alimentaria en la región del suelo negro de China.