农田防护林作为重要的生态保护措施，探究典型林带配置对土壤水碳储量的影响，可以有效提高农田防护林体系的生态效益。本研究选取河套灌区典型配置的农田防护林系统（二行林带、四行林带、五行林带和八行林带），测定距林带距离、土壤深度、不同月份三个维度的土壤水储量（Soil Moisture Storage,SMS）和土壤碳储量（Soil Carbon Stocks,SCS），以及土壤性质、植被属性和小气候因素等生态环境因子，探究影响农田防护林土壤水碳储量的主要因素。结果表明：（1）SMS和SCS在四行林带配置下最高，分别为240.2 mm和26.7 kg·m~(-2)；不同林带配置下的水碳储量整体情况为四行八行五行二行。（2）时间尺度上，5月份的SMS最高（277.7 mm）,10月份的SCS最高（22.04 kg·m~(-2)）。在水平距离上，SMS随着远离林带呈现上升趋势，而SCS随着远离林带呈下降趋势。在垂直深度上，SMS随深度增加而呈上升趋势，而SCS随深度增加逐渐减少。（3）农田防护林能显著降低风速、减少太阳辐射、降温、提升相对湿度和减少土壤蒸发。（4）各生态环境因子对水碳储量的影响效果依次为土壤性质小气候因素植被属性。本研究通过分析评价农田防护林不同林带配置下各环境因子对土壤水碳储量的影响，可为农田防护林建设提供理论依据和科学基础。