[目的]系统分析连续11年增量施磷下赤红壤蔗地土壤全磷、Olsen-P以及地表径流磷流失量的变化特征和土壤磷素变化与磷盈亏、蔗茎产量的响应关系,为土壤磷素科学管理提供参考. [方法]依托长期肥力及地表径流定位监测试验(2008年-),选取不施肥(CK)、推荐施肥(OPT)和增量施磷(OPT+P)3个处理,测定土壤全磷、Olsen-P含量及地表径流磷流失量,分析土壤磷素变化与磷累积盈亏量的关系,采用Mitscherlich模型拟合蔗茎产量对Olsen-P的响应曲线,计算土壤Olsen-P农学闽值,并推算施肥处理土壤Olsen-P含量从第11年降至环境阈值所需的时间.[结果]CK处理逐年降低土壤全磷含量,年降速率为0.0251 g·kg-1·a-1.施肥土壤全磷和Olsen-P含量随种植年限波动增加,土壤全磷和Olsen-P增速率OPT+P处理高于OPT处理.不施肥土壤表观磷盈亏10.2 kg·hm-2·a-1,施肥处理土壤表观磷盈余41.3-69.2 kg·hm-2·a-1,占施磷量的31.9％-35.6％,以OPT+P处理显著高于OPT处理67.5％.施肥下赤红壤蔗区土壤全磷和Olsen-P变化量均与土壤累积磷盈亏量呈显著正相关关系(P＜0.01),土壤每累积盈余100 kg P·hm-2,OPT处理和OPT+P处理土壤全磷上升0.06 g·kg-1和0.09 g·kg-1,Olsen-P含量上升11.0 mg·kg-1和9.1 mg·kg-1.土壤每累积亏缺100 kg P·hm-2,CK处理土壤全磷下降0.32 g·kg-1.Mitscherlich模型较好地拟合蔗茎产量与赤红壤Olsen-P含量的响应关系(P＜0.01).其计算出的土壤Olsen-P农学阈值为12.1 mg·kg-1.施肥显著提高地表径流磷流失量,且OPT+P处理也显著高于OPT处理.地表径流磷流失量与土壤Olsen-P含量显著正相关.基于土壤磷素变化与累积磷盈亏的关系推算得出第11年OPT和OPT+P处理Olsen-P水平降至环境阈值的时间分别需要1 2年和16年.[结论]在南方赤红壤区,施肥尤其增量施磷在提高土壤磷素累积的同时增加了地表径流磷流失风险.在本试验磷的基础养分条件下,按OPT处理施磷,并从甘蔗种植的第2-3年实行隔年施磷可维持土壤磷素处于农学阈值与环境阈值之间.