甘蔗在生长过程中，根系随着培土不断向上增生，根群不断扩大、上移。为了满足新根吸肥的需要，肥料也应结合培土分层分次施用。
（1）氮肥的施用。我国蔗区土壤多缺氮，从广东省几个主要蔗区施氮肥效果来看，每公顷施用氮素75～225千克，一般增产20％～30％，最高可达2.3倍，每千克氮素约增产蔗茎100～280千克。
甘蔗具有生长期长、营养期也长的特点。一般从萌芽末期开始追施氮肥，分蘖盛期至伸长盛期为重点施肥期，但施肥期不应迟于收获前1个月。群众总结为“两头轻，中间重”“勤施、薄施，旱天液施，重点多施”的所谓“三攻一补”追肥法。一攻是攻壮苗，在苗期至分蘖初期施肥；二攻是攻蘖，分蘖初期至盛花期施肥，促使分蘖齐、匀、壮，提高成茎率；三攻是攻茎，在分蘖盛期至伸长盛期施肥，促主茎，保分蘖，促新根，发新芽，是重点施肥期，施氮量要多，要及时；一补是在甘蔗进入经济成熟期，气候仍有利于伸长的情况下，酌情补肥，争取更多产量。
（2）磷肥的施用。我国甘蔗区，甘蔗施用磷肥已成为行之有效的增产措施。甘蔗对当年施用的磷肥吸收利用率低，但对来年宿根蔗残效仍然较大。据测定，广东甘蔗区，每公顷施过磷酸钙450千克，磷的当年利用率不足10％，对甘蔗也无太大的增产效果，但对次年宿根蔗增产却很显著。
据研究资料报道，甘蔗植株有效利用氮、磷的配合比例为2∶1或3∶1。在甘蔗成熟初期用2％过磷酸钙水溶液根外追肥，可促进早熟，提高含糖量。
（3）钾肥的施用。我国蔗区土壤含钾量一般不很低，但由于甘蔗吸收钾量特别多，又长期没补充，所以钾肥已成为蔗区限制产量提高的主要因素之一。目前施用钾肥平均增产10％～20％。
甘蔗区常用的钾镁肥，一般每公顷施450千克左右，窑灰钾肥每公顷施450～750千克。作基肥或早期追肥效果较好，也可分次施用，但最后一次追肥应在甘蔗伸长初期施用。
