由根系吸收上运到枝叶的水分，95%用于杨树的蒸腾作用，杨树不停的吸收水分才能保证旺盛，才能保持树的温度不变，才能确保矿质营养与光合产物的运转，才能使枝叶生长、光合作用等多种生理活动和生长发育正常进行。杨树蒸腾作用的强度与气温、湿度、叶面积总量以及生长势等因素密切相关。在生长期内，蒸腾耗水量从5月到8月逐渐增强，10月之后逐渐下降。
由于土壤干旱等因素致使根系吸水受阻时，杨树的根、茎、叶都将发生水分亏缺。水分亏缺可使光合作用下降，下部叶片黄落，生长停止。当水分亏缺达到一定临界值时，杨树的生理活动受到严重影响，进而危及杨树生长发育，甚至造成干旱致死的灾害。
一般认为年降水量800毫米且分布均匀，可以基本满足杨树生长发育的需要，并可有较好的产量。山东各地的平均年降水量一般为600~800毫米，降水集中在7~8月的雨季，4~6月常发生春早，有时也发生秋旱。这是大多数年份山东杨树丰产栽培的影响因子之一。不同树龄、不同季节、不同产量水平的林地对水的需求量不同。有研究认为，五年生树，每年每亩增加材积3立方米，耗水量相当于降水量1562毫米，大体为山东常年降水量的两倍。也就是说，山东杨树丰产栽培需要进行补充灌溉。在长江中下游地区，大多数年份的降水量可基本满足杨树丰产栽培的需要，多不进行灌溉。
杨树年内各生长期的分界不明显，比较明显的只有萌芽期、落叶期。与开花结实的作物、果树需水特点不同，杨树在年内的各个生长期，都需要良好的供水促进生长，只在特殊的情况下，需要适当控水。
芽膨大与萌芽期：杨树芽体膨大到展叶前，芽膨大、萌芽、小叶初展需要良好的水分供应，同时需要适宜的温度。经过冬季，杨树尤其苗木、幼树枝干含水量降低，需要水分补给。在芽膨大期后期、萌芽前5~7天灌水对于杨树及时发芽、提高萌芽率以及初展叶生长都有重要作用。为兼顾提高地温，萌芽前灌水宜用中小量，在行间沟灌或小畦灌，不宜大水漫灌，灌水后应中耕松土、保墒并提高地温。
梢叶生长期:在山东，杨树的新梢生长与叶幕形成主要在4月完成，幼旺树8月达到年内最大叶面积时期。灌溉对叶片数、单叶面积、新梢数及新梢生长量有明显促进作用。4~6月北方正值旱季，抓好梢叶生长期灌溉应当是一年中最关键的时期。此时气温、地温升高，叶蒸腾及地面蒸发作用强，此时灌水量应大，还可加入采法特水溶肥，渗透到根系分布深度，例如3~4年的树，灌溉湿润深度应达60厘米。
枝干加粗生长期：不同树龄、不同长势，枝干加粗生长起止时间不同，但主要在5~8月。生长期内严重干旱时，枝干加粗生长缓慢，甚至停止生长。灌溉对枝干加粗有明显促进作用，北方的雨季多在枝干加粗生长后期，因而促进光合作用和枝干加粗生长的灌溉重点在5~6月，7~8月则根据降雨情况灵活掌握。
秋季营养积累期：9~10月杨树梢叶生长量小，枝干也不明显加粗生长。在许多粗放经营的林地，干旱、缺肥以及叶部病害使杨树叶片大半落掉。“只管春、不管秋”是杨树低产的重要原因。除供肥、防治病虫外，秋早时灌溉是保护叶片、延迟衰老、维持旺盛光合作用的措施。
越冬期：从10月下句前后杨叶脱落到次年4月初萌芽，杨树越冬期长达5个月。此时，庞大的枝干仍然散失水分，越冬期失水可占饱和含水量的30%左右。冬前灌溉、冬季积蓄雨雪或早春灌溉，对于杨树安全越冬以及适时萌芽都是必要的。