甘蔗是热带亚热带地区最重要的糖料作物。然而,该地区因常年高温多雨,存在土壤酸化严重、磷生物有效性较低等诸多问题。我国是甘蔗生产大国,甘蔗种植面积和蔗糖产量居世界第三。蔗区土壤有效磷缺乏,磷肥有效性低是限制我国甘蔗产量提高的重要因子。因此,筛选培育磷高效甘蔗品种,探讨磷肥施用阈值并制定磷肥适用量,对提高甘蔗产量和磷肥利用率具有重要意义。本研究首先从诊断蔗区土壤磷状况出发,采用田间调研和土壤培养试验相结合的方法,揭示蔗区土壤磷素形态主要特征及磷肥在土壤中的转化特性;其次,通过田间筛选、砂培及水培等试验,分析评价甘蔗不同基因型磷效率的差异,探讨不同基因型甘蔗对不同难溶性磷源吸收利用的差异;并从叶部光合特性、根系形态及分泌物等方面解析甘蔗对难溶性磷源高效吸收利用的生理基础;在此基础上,通过多年多点磷肥效应田间试验,研究甘蔗磷素农学阈值,提出甘蔗磷肥的推荐施用量。主要结果如下:1)田间调研试验表明:土壤呈酸性,有效磷含量较低、仅占土壤全磷含量的8.54%;Fe-P、Org-P、Al-P等三种难溶性磷是土壤磷素存在的主要形态,分别占全磷的31.86%%、26.96%和19.80%;土壤中各种磷形态变异较大,其中Ava-P、Al-P、Fe-P、Oc-P、Ca-P和Org-P在土壤中的变异系数分别为66.94%、64.90%、54.41%、78.06%、96.65%和43.88%。2)土壤培养试验表明:取自蔗田的酸性土壤,对施入的磷肥固定能力较强;施入土壤的有效磷主要被转化为难溶性的Al-P和Fe-P,有效磷和Al-P随着培养时间的延长,具有进一步向Fe-P转化的趋势。有机酸显著影响磷在土壤中的转化。在不施磷的条件下,添加有机酸显著提高土壤有效磷和Al-P的含量、降低Fe-P含量。有机酸种类和培养时间影响土壤无机磷的转化,有机酸对难溶磷磷活化能力为:柠檬酸＞草酸＞苹果酸;在施磷条件下,有机酸能够促进磷肥向有效磷和Al-P的转化,减少磷肥被土壤固定,提高磷肥的生物有效性。3)田间甘蔗磷效率基因型鉴定结果表明:甘蔗分蘖期,地上部性状（苗数、叶片数、株高、叶长、叶宽、叶形、CHL）,根系性状（根长、根表面积、平均根直径、根体积及根干重）,磷效率性状（生物量、磷含量）等均存在显著的基因型差异,及对供磷处理响应的差异,说明供试的129份甘蔗基因型具有较丰富的遗传变异和选择潜力;其中,磷低效不敏感型45份,磷低效敏感型25份,磷高效敏感型有37份,磷高效不敏感22份,研究结果可为甘蔗磷高效品种选育提供种质资源。4)砂培试验表明:甘蔗对难溶性磷源的吸收利用存在显著的基因型差异,表现为:BC2-32＞粤农73-204＞CP72-1210;不同难溶性磷源对甘蔗的生物有效性也存在显著差异,表现为:Al-P＞Org-P＞Fe-P＞Ca-P。磷高效基因型BC2-32在低磷胁迫或难溶性磷处理下,根系生物量、根长、根表面积和根体积等均显著大于其他两个基因型,说明根系对甘蔗磷高效吸收利用十分重要。5)水培试验表明:低磷胁迫显著促进甘蔗根系质子和有机酸的分泌,并且其分泌量存在显著的基因型差异。磷高效基因型BC2-32不仅在低磷胁迫下能够分泌更多的质子,而且能够分泌更多的酒石酸,柠檬酸和草酸,具有较强的活化利用土壤中难溶性无机磷的能力。6)田间多点试验表明:通过对不同施磷处理下,作物产量、磷肥利用率以及土壤全磷与有效磷含量关系的研究发现,在所有试验点,与不施磷处理相比,三个施磷处理均显著提高甘蔗的产量,说明土壤磷缺乏确实是限制蔗区甘蔗高产的重要因素。磷肥对甘蔗的增产效应随土壤有效磷含量的增加而降低。双直线、线性-平台和米切里西等三种模型均可用于拟合甘蔗相对产量与有效磷的响应关系（P＜0.01）,其中双直线模型效果最好。综合模型拟合和磷肥对实际产量的影响,建议甘蔗有效磷农学阈值为22.9-49.9 mg/kg。土壤磷素盈亏表明,P1处理能维持土壤磷素动态平衡;结合当前蔗区有效磷含量普遍高于农学阈值的情况,建议120 kg P2O5/ha作为我国主要蔗区的推荐施磷量。综上所述,本研究从蔗区土壤、作物等不同层面出发,揭示了蔗区土壤磷素形态主要特征及磷肥在蔗区土壤中的转化特性,鉴定出甘蔗磷高效基因型并解析了生理机制;同时结合多年多点磷肥效应试验,提出甘蔗磷素农学阈值及磷肥推荐施用量。研究结果对于提高我国甘蔗磷肥利用率,促进甘蔗可持续健康发展具有重要意义。