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，最后貯存于穗中，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，適量氮素供應，可以加速灌漿，提高籽粒中蛋白質含量，但過多過遲也會引起貪青遲熟，降低產量與品質。

一般要求畝施有機肥2000至3000公斤，過磷酸鈣15至25公斤，鉀肥10至20公斤等作基肥，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。條施則在播種前后起壟開溝施用。另外播種時畝施腐熟稀糞水1000公斤或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。高粱追肥以前重后輕為好，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。生育后期可適當根外追肥，在抽穗和灌漿初期噴施磷酸二氫鉀(百分之零點一的濃度)或尿素(百分之二的濃度)，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，常常由于氮磷比例失調，不能很好發揮作用，造成肥料浪費，增產效果不大。

據試驗研究，氮磷配合施用作種肥可以促進生育，苗期生長快，葉片增多，生長勢強，增強了植株代謝機能，可以提高植株吸收能力，顯著提高肥效，穗重增加，增產幅度大，可以成倍增加產量。因此在低產土壤上合理搭配，均衡施肥是一項經濟施肥的有效措施。