El almacenamiento y la descomponibilidad del carbono orgánico del suelo (SOC) son cruciales para la calidad del suelo. El acolchado con película y la aplicación de fósforo (P) son prácticas agrícolas importantes en la meseta loéssica semiárida. Este estudio analizó los efectos combinados del acolchado con película y la aplicación de P en el SOC, sus fracciones y la cinética de mineralización bajo alfalfa (L.). El experimento de campo de seis años incorporó bloques aleatorizados de un diseño de parcelas divididas con dos tratamientos de acolchado (sin acolchado con siembra plana y acolchado con surcos y caballones) como parcelas principales y cuatro niveles de P (P0: 0 kg ha, P1: 9.73 kg ha, P2: 19.3 kg ha, P3: 28.9 kg ha) como subparcelas. El acolchado aumentó el contenido de SOC, las fracciones de SOC (C orgánico de fracción ligera y pesada, C de biomasa microbiana y C orgánico disuelto) y la mineralización. Después de seis años, el acolchado aumentó el contenido de SOC en 2.18, 2.60, 2.37 y 0.17 g kg en P0, P1, P2 y P3, en comparación con no acolchado. Con niveles crecientes de P, las fracciones de SOC y la mineralización aumentaron sin acolchado pero aumentaron inicialmente y luego disminuyeron con acolchado. P1 con acolchado mostró la mayor eficiencia de utilización de SOC y estabilidad. Los modelos cinéticos dividieron el SOC en un pool activo y un pool de SOC lento, siendo este último el de menor descomponibilidad y mayor estabilidad en P1 con acolchado. En general, el acolchado con película con un bajo nivel de P, especialmente 11.9 kg ha de fertilizante de P, promovió el almacenamiento de SOC bajo alfalfa en la meseta loéssica semiárida debido al alto contenido de SOC con alta eficiencia y estabilidad de utilización de C y baja descomponibilidad.