Fenlong-ridging (FL) es un nuevo tipo de labranza de conservación. En muchos cultivos, FL aumenta el rendimiento y la calidad de los cultivos; sin embargo, la citología y los mecanismos moleculares de los cultivos bajo FL no se comprenden completamente. Este estudio investigó las propiedades físicas y químicas del suelo bajo FL y labranza convencional (CK) durante 2018-2019 (caña de planta) y 2019-2022 (primera soca), y analizó el rasgo agronómico, fisiología, estructura anatómica de las hojas y expresión génica relacionada con la fotosíntesis entre FL y CK de la caña de azúcar (Guitang 42). La densidad aparente del suelo aumentó significativamente, y la porosidad del suelo, el almacenamiento de agua y el contenido de nitrógeno y fósforo disponibles bajo FL fueron significativamente mayores que bajo CK. La altura de la planta, el diámetro del tallo, el peso del tallo único, el número efectivo de tallos y el rendimiento aumentaron significativamente bajo FL en comparación con CK. El contenido de azúcar aumentó significativamente en la caña de planta bajo FL. El contenido de clorofila y la tasa fotosintética aumentaron, con una actividad significativamente mayor de enzimas fotosintéticas, incluyendo la NADP-malato deshidrogenasa (NADP-MDH), la fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC) y la ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa (RuBPC) bajo FL en comparación con CK. Los resultados citológicos de Fenlong-ridging mostraron que las células del mesófilo eran grandes y estaban bien organizadas, la anatomía de Kranz era notable y había un alto número de grandes cloroplastos en la célula del mesófilo y en el tejido del haz vascular. Además, el tejido del haz en FL era más grande que en CK. Los resultados de la transcriptómica mostraron que 19,357 genes diferencialmente regulados (DEGs) se sobreexpresaron y 28,349 DEGs se subexpresaron en las hojas de caña de azúcar bajo FL vs. CK. El análisis de enriquecimiento de Ontología Génica y Enciclopedia de Genes y Genomas de Kyoto reveló que los abundantes DEGs se enriquecieron en fotosíntesis, proteína de antena de fotosíntesis, biosíntesis de carotenoides y otras vías asociadas con la fotosíntesis. La mayoría de las expresiones se sobreexpresaron, facilitando así la regulación de la fotosíntesis. El análisis de reacción en cadena de la polimerasa en tiempo real cuantitativa reveló la sobreexpresión de genes relacionados con la fotosíntesis bajo FL. En general, este estudio proporciona información sobre el papel de FL en el aumento del rendimiento de la caña de azúcar mediante la integración de análisis de fisiología, citología y proteómica. Estos hallazgos podrían ser utilizados para mejorar aún más su aplicación y promoción.