高粱對土壤適應性廣，吸肥力強，在有機質豐富、肥力較高的砂質壤土上種植，較易獲高產，在瘦瘠旱地，缺磷低鉀，必須增施肥料，才能得到好的收成。
高粱苗期植株小，需肥量不多，但較為嚴格。拔節至開花期，植株生長旺盛，營養物質的分配中心，從拔節開始也相應地由莖葉轉向幼穗，最後貯存於穗中，形成籽粒。因此此時保證充足的營養供應，是高產的基礎。
開花至成熟期，氮磷鉀的營養供應直接影響高粱的灌漿和成熟，適量氮肥供應，可以加速灌漿，提高籽粒中蛋白質含量，但氮素過多，或追施過晚會引起高粱貪青晚熟，降低產量與品質。
高粱一般每畝可施有機肥2000-3000公斤，過磷酸鈣15-25公斤，鉀肥10-20公斤當作基肥，基肥施用有撒施和條施兩種方法，撒施多在播前結合耕耙田地，撒施基肥。條施則在播種前後起壟開溝施用。
另外播種時施少量氮素化肥作種肥，有利全苗壯苗。追肥以速效氮肥為主，主要施拔節肥和孕穗肥。高粱最佳追肥期在拔節期與大喇叭口期，促進穗分化和減少小花退化，實現穗大粒多。當追施尿素每畝超過15公斤時應分期追施。
高粱追肥以前重後輕為好，重施拔節肥(拔節期)，輕施孕穗肥(孕穗期)，一般在有三分之二的葉片全展時畝施鉀肥5至8公斤，碳銨40公斤。開溝條施，穴施或撒施，撒施時須配以深中耕或澆水，以利肥效發揮。生育後期可適當根外追肥，在抽穗和灌漿初期噴施磷酸二氫鉀或尿素，以促進早熟和增加產量。
在高粱生產上必須注意平衡施肥，特別是氮磷配合施用，可以避免養分供應失調，能夠顯著提高肥效。低產地塊上，土壤本來就缺氮少磷，單施一種肥料，常常由於氮磷比例失調，不能很好發揮作用，造成肥料浪費，增產效果不大。
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