针对湖南烟-稻轮作区因传统耕作方式缺陷导致的烟田耕层浅薄、土壤质量持续下滑、肥水利用效率不高等问题,采用田间大区试验,结合多点重复性取样,研究垂直深旋耕对植烟土壤物理特性、主要养分特性、AM菌根真菌群落结构及其多样性、烟株根系、AM菌根侵染特点以及烤烟生长发育等的影响,为垂直深旋耕技术在我省稻作烟区应用的可能性提供试验支撑。主要研究结果如下:1.垂直深旋耕显著影响土壤温度与土壤积温。垂直深旋耕对5cm耕层深度土壤日平均温度影响不大,但有利于降低烤烟中后期15cm耕层土壤温度和增加35cm耕层深度处土壤温度;15cm耕层深度处全生育期土壤平均温度较常规耕作低0.76℃,全生育期土壤积温较减少59.67℃;35cm耕层深度处,全生育期土壤平均温度较增高0.75℃,全生育期土壤积温增加59.68℃。2.垂直深旋耕显著影响土壤团聚体结构组成及其稳定性。垂直深旋耕显著增加>5mm粒径团聚体含量,尤其是在0～30cm范围内>5mm粒径的土壤团聚体;显著增加2-5mm粒径团聚体含量,在0～50cm范围内随深度增加其增加幅度呈先减小后增大的趋势;0.25-2mm粒径团聚体含量也显著增加,其中以10～20cm耕层增加多达35.5%。垂直深旋耕可增加0～30cm耕层土壤团聚体的稳定性,0～10cm、10～20cm、20～30cm耕层中,GMD值分别增加8.4%、4.1%和18.0%;MWD值分别增加39.4%、30.5%和60.0%。3.垂直深旋耕显著影响土壤主要养分含量。垂直深旋耕显著减少0～40cm耕层深度土壤全氮含量和10～20cm耕层深度土壤碱解氮含量,而40～50cm耕层碱解氮含量显著增加;显著增加10～50cm耕层土壤有效磷含量和30～50cm耕层土壤全磷含量;有效促进20～40cm耕层钾素的转化,在20～30cm耕层中全钾含量减少10.29%;在30～40cm耕层土壤速效钾含量增加4倍;显著增加20～40cm耕层中土壤有机质含量。4.垂直深旋耕改变了土壤丛枝菌根真菌的结构组成及其多样性。门水平上,CZ处理土壤中芽枝霉门Blastocladiomycota占比是CG处理的3.75倍;纲水平上,CZ处理的伞菌纲Agaricomycetes占比是CG处理的3.49倍;属水平上,CZ处理显著增加硬囊霉属Sclerocystis的比例,是CG处理的8.7倍。种水平上,CZ处理后,土壤中不可培养菌根真菌uncultured＿fungu、摩西管柄囊霉种Funneliformis＿mosseae、丛枝菌根真菌Glomus sp.NBR PP1和明球囊霉种Rhizophagus＿clarus增加明显,分别为常规耕作处理的1.62倍、5.24倍、1.64倍和1.32倍。Alpha多样性分析表明,CZ处理较CG处理土壤丛枝菌根真菌群落多样性高,但二者差异不显著。此外,CZ处理还显著降低AM真菌对烟株根系的侵染率,降低比例达70.53%。5.垂直深旋耕更有利于烟株后期根系的生长和烤烟中后期干物质的积累。烤烟旺长期,CZ处理根系下扎深度、根粗、侧根数、根体积较CG处理分别增加25%、11.86%、22.53%、30.58%,成熟期,CZ处理根系下扎深度增加了36.40%,侧根数增加了42.27%,体积增加了31.73%;现蕾期根、茎、叶干重分别增加16.02%、29.8%和15.0%,成熟期根、茎、叶干重分别增加29.08%、30.0%和18.0%。6.垂直深旋耕更有利于烤烟后期农艺性状表现,影响烤后烟叶产量与质量。现蕾期烟株株高、茎围、最大叶长、最大叶宽分别增加了29.82%、9.49%、8.24%、12.07%;成熟期CZ处理烟株株高、叶片、最大叶宽分别增加了30.76%、25.34%、17.13%;对烤后烟叶物理性状影响不大,但降低了总糖含量和增加烟碱与总氮含量;烟叶产量增加3.6 kg/667m~2,亩产值增加257元,中上等烟比例较常规耕作提高3.1个百分点。