苗期：由於底施氮肥過多容易使幼苗旺長，形成高腳苗，因此芝麻苗期一般只用部分氮肥作底肥。群眾有“看苗追肥”的說法。在苗勢很差或幼苗大小相差較大時，可先少量追施提苗肥，以稀釋腐熟的人糞尿或尿素效果較好。因為此時芝麻根系較淺，施肥時應晝量淺施。
現蕾期：此期正是花芽分化時期，芝麻營養生長和生殖生長同時並進，此時追肥效果最好。追肥應以氮肥為主，磷、鉀肥為輔。在缺硼的地區應施用硼肥。
開花期：芝麻進入開花期生長最迅速，此期吸收的營養物質佔整個生育期間的70%～80%。為了能滿足植株生長髮育的需要，使芝麻生長旺盛，積累更多的光合產物，增加花蒴的數量，後期穩長不早衰，使籽粒充實飽滿，必須重施花肥。此時側根已開始大量形成，根系的吸收能力增強，植株的生長速度加快，對養分的需求量也顯著增加。施肥時以化肥較為方便，也可施用腐熟的餅肥、糞肥、廄肥等。
以上各時期的施肥方法是： 條播時在距芝麻植株10釐米左右開溝條施或點施，施入10釐米深的土層中，以利根的吸收，施後覆土；據試驗，每畝施同樣的肥料，淺施（10～13釐米）比深施（25釐米）增產11%左右。在撒播情況下，腐熟的餅肥或顆粒狀尿素可摻土撒施，隨即中耕鬆土掩肥。天氣乾旱時，施後應噴水以充分發揮肥效。
在始花到盛花期，也可進行根外追肥，方法如下：在晴天的下午，葉面噴施0.3%～0.4%的磷酸二氫鉀，連噴3次，每次間隔5～6天，噴後遇雨應重噴。
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