Comprender los patrones espacio-temporales del carbono de los cultivos y la eficiencia del uso del agua del carbono (CWUE) y sus factores determinantes es esencial para el desarrollo agrícola sostenible. Basado en un conjunto de datos de teledetección de múltiples fuentes, este estudio aplica un análisis de tendencias (Sen + Mann-Kendall), un algoritmo de extracción aleatoria de doble tipo y un modelo XGBoost optimizado para examinar las variaciones espacio-temporales en la CWUE de los cultivos, incluida la eficiencia del uso del agua de la producción primaria neta (WUE), la eficiencia del uso del agua de la producción primaria bruta (WUE) y la eficiencia del uso del carbono (CUE) en la provincia de Henan de 2001 a 2019. Este estudio cuantifica además el impacto de la irrigación en la CWUE de los cultivos y explora los efectos sinérgicos de sus factores determinantes en las áreas irrigadas. Los resultados revelan diferencias regionales significativas en la CWUE de los cultivos en toda la provincia de Henan. Se observaron valores promedio plurianuales más altos de CUE y WUE en la región occidental, mientras que el WUE fue más prominente en la región centro-sur. Más del 76% de las áreas de cultivos mostraron una tendencia general a la baja en tres indicadores, con declives interanuales significativos. Los cultivos no irrigados mostraron valores más altos de CWUE que los irrigados. Los valores promedio a lo largo de varios años del WUE, WUE y CUE de los cultivos irrigados fueron 2.51, 1.08 y 0.43, respectivamente. La luz solar fue el factor dominante que influyó en el WUE en las áreas irrigadas, mientras que la precipitación regulaba principalmente el WUE y el CUE. La influencia del producto interno bruto (PIB) se encontró que era mínima. Notablemente, tanto el índice de área foliar (LAI) como la precipitación mostraron un cambio de una influencia positiva a negativa en el CUE una vez que sus valores superaron los umbrales óptimos, lo que indica que el exceso de recursos puede llevar a limitaciones fisiológicas. Este estudio ofrece información valiosa sobre cómo responde la tierra de cultivo irrigada a los efectos combinados de múltiples impulsores ambientales y socioeconómicos.