A maioria das pastagens naturais no bioma Campos no sul do Brasil cresce em solos com baixa disponibilidade de fósforo (P), mas com altos teores de P total e de P orgânico. Este trabalho objetivou avaliar as alterações nas formas de P no solo, ao longo de um ciclo de crescimento de pastagens naturais, decorrentes da aplicação de fontes de fosfato. Em três experimentos instalados em áreas de pastagem natural, foi aplicado P nas formas de hiperfosfato de Gafsa, superfosfato triplo e testemunha, arranjados em blocos casualizados com três repetições. Nos experimentos instalados no município de Candiota, RS, em pastagens naturais sob Luvissolo Úmbrico e Neossolo Litólico, foram aplicados 100 kg ha-1 de P2O5 em setembro de 2010. Na pastagem sob Argissolo Vermelho no município de Santa Maria, RS, foram aplicados 180, 90, 100 e 100 kg ha-1 de P2O5 nos anos de 1997, 1998, 2002 e 2010, respectivamente. Amostras de solo foram coletadas (0-10 cm) ao longo da estação de crescimento da pastagem (0, 55, 116, 171 e 232 dias, após aplicação do fosfato em Candiota; e 0, 50, 83, 129, 159 e 186 dias, após aplicação do fosfato em Santa Maria). Foram analisados os teores de P disponível por resina de troca aniônica, o P imobilizado na biomassa microbiana do solo, o P extraído por NaOH 0,1 mol L-1, o P orgânico total e o P total. Os teores de P disponível aumentaram rapidamente com a aplicação de fosfato solúvel, mas no final do período de avaliação esses se equivaleram ao do fosfato natural, que foi semelhante à testemunha. A aplicação de fertilizantes fosfatados sob pastagens naturais com baixa disponibilidade de P aumentou a importância das frações inorgânicas lábeis às plantas, tornando-as menos dependentes da mineralização das frações orgânicas. As frações orgânicas, inclusive o P microbiano, não são bons indicadores da biodisponibilidade de P em pastagens naturais sob Argissolos, Neossolos e Luvissolos do sul do Brasil fertilizadas com fosfatos.