La tendenza sempre crescente delle emissioni di gas serra (GHG) sta accelerando il riscaldamento globale e minacciando la sicurezza alimentare. I benefici ambientali e la produzione alimentare sostenibile devono essere perseguiti a livello locale e globale. Pertanto, nel 2015 è stato condotto un esperimento sul campo per capire come bilanciare i compromessi tra produttività agronomica e qualità dell'ambiente nella pianura della Cina settentrionale (NCP). Otto trattamenti consistevano in due fattori, vale a dire (1) pratiche di lavorazione del terreno: lavorazione rotativa (RT) e non lavorazione (NT) e (2) sequenze colturali (CS): mais-frumento-soia-frumento (MWSW), soia –frumento–mais–frumento (SWMW), soia–frumento (SW) e mais–frumento (MW). I benefici economici e ambientali sono stati valutati da più indicatori tra cui l'impronta di carbonio (CF), il rendimento economico equivalente del mais (MEEY), il rendimento energetico (EY) e l'indice di sostenibilità del carbonio (CSI). Rispetto a NT, RT ha aumentato EY e MEEY, ma ha emesso GHG superiori del 9,4%. Tra i diversi CS, non è stata osservata alcuna riduzione significativa nella FC. I valori CF più bassi (2,0 Mg CO2-eq ha−1 anno−1) e più alti (5,6 Mg CO2-eq ha−1 anno−1) sono stati osservati rispettivamente sotto MW e SWMW. Tuttavia, i CS con soia hanno migliorato MEEY e le entrate nette grazie al loro prezzo più elevato rispetto a quello del MW. Sebbene il CSI più elevato sia stato osservato con RT-MW, la rotazione delle colture a base di soia potrebbe compensare il declino del CSI con NT rispetto a quello con RT. Questi risultati suggeriscono che l'agricoltura conservativa (CA) potrebbe migliorare l'equilibrio nei compromessi tra benefici economici e ambientali. Sono necessarie ulteriori ricerche su come ottenere un'elevata produzione agricola istituendo un sistema CA altamente efficiente nel PCN.