高粱对土壤适应性广，吸肥力强，在有机质丰富、肥力较高的砂质壤土上种植，较易获高产，在瘦瘠旱地，缺磷低钾，必须增施肥料，才能得到好的收成。
高粱苗期植株小，需肥量不多，但较为严格。拔节至开花期，植株生长旺盛，营养物质的分配，从拔节开始也相应地由茎叶转向幼穗，然后贮存于穗中，形成籽粒。因此此时充足的营养供应，是高产的基础。
开花至成熟期，氮磷钾的营养供应直接影响高粱的灌浆和成熟，适量氮肥供应，可以加速灌浆，提高籽粒中蛋白质含量，但氮素过多，或追施过晚会引起高粱贪青晚熟，产量与品质下降。
高粱一般每亩可施有机肥2000-3000公斤，过磷酸钙15-25公斤，钾肥10-20公斤当作基肥，基肥施用有撒施和条施两种方法，撒施多在播前结合耕耙田地，撒施基肥。条施则在播种前后起垄开沟施用。
另外播种时施少量氮素化肥作种肥，有利全苗壮苗。追肥以氮肥为主，主要施拔节肥和孕穗肥。高粱适宜追肥期在拔节期与大喇叭口期，促进穗分化和减少小花退化，实现穗大粒多。当追施尿素每亩超过15公斤时应分期追施。
高粱追肥以前重后轻为好，重施拔节肥（拔节期），轻施孕穗肥（孕穗期），一般在有三分之二的叶片全展时亩施钾肥5至8公斤，碳铵40公斤。开沟条施，穴施或撒施，撒施时须配以深中耕或浇水，以利肥效发挥。生育后期可适当根外追肥，在抽穗和灌浆初期喷施磷酸二氢钾或尿素，以促进早熟和增加产量。
在高粱生产上必须注意平衡施肥，特别是氮磷配合施用，可以避免养分供应失调，能够显著提高肥效。低产地块上，土壤本来就缺氮少磷，单施一种肥料，常常由于氮磷比例失调，不能很好发挥作用，造成肥料浪费，增产效果不大。
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