针对干旱胁迫导致毛乌素沙地人工林早衰的潜在风险，以6年生樟子松为研究对象，设置3个灌水梯度，灌水量分别为近5年平均降水量（487.56 mm）的2倍、3倍和4倍，3次重复，分析樟子松光合指标、生理指标与灌水强度的关系，摸清光合、水分生理特征对土壤水分状况的响应规律。结果表明：随着灌水强度的增加，生长能力、组织含水率和光合生理性能分别以43.20%、1.40%和37.60%呈先增后减的变化趋势，而丙二醛和超氧自由基的含量随生育期延伸显著增加27.28%和136.59%；同时随灌水量增加显著降低7.5%和18.15%。生长能力与组织含水率、光合速率呈正相关，与超氧阴离子、丙二醛含量呈负相关；而且，光合速率与组织含水率呈正相关，而超氧阴离子和丙二醛的含量则与组织含水率呈负相关；超氧阴离子和丙二醛含量显著反映樟子松适应季节干旱和土壤干旱的生理关联。根据回归分析估计，毛乌素沙地6年生樟子松人工林的适宜灌水强度应为当地降水量的2.5～3.5倍。由此说明，灌水强度、组织含水率、光合生理和水分生理、生长能力是一个连续驱动的过程，灌水强度具有调节樟子松抗旱机能、改善生理适应性的关键作用，是改善林地水分条件是延缓或避免樟子松人工林早衰的关键。