植物消耗每单位水重所形成的干物质重量。或称蒸腾效率。为需水量的倒数。水分利用效率表示植物生长过程中利用水分的经济程度。高的水分利用效率有利于植物在水分逆境下保持一定的产量，这在生产上有重要意义。植物的水分利用效率受遗传控制并被环境影响，因此可通过育种途径和栽培措施来加以提高。

植物的干物质生产主要由于光合产物的积累，植物消耗的水分主要用之于蒸腾，所以植物生理学家通常用光合速率代表干物质生产，用蒸腾速率代表水分消耗，即：

水分利用效率=光合速率/蒸腾速率

水分利用效率亦称生理水分利用效率。由于光合作用和蒸腾作用二者都基于气孔运动，植物的干物质产量常与蒸腾量成正比。将植物的干重对蒸腾量作图可得一直线，直线的斜率即为其水分利用效率。

农学家倾向于将水分利用效率看作是植物群丛利用每单位水所形成的产量。植物产量可用生物产量或经济产量。视试验目的而定。耗水量通常用蒸发蒸腾量。即植物蒸腾量与土壤蒸发量之和。蒸发蒸腾变异较大，因为土壤蒸发受植物郁闭状况和土壤含水状况的影响，而且独立于蒸腾量。这种水分利用效率亦称生物量消费水分利用效率，可用下式表示之：

水分利用效率=生物产量（或经济产量）/蒸发蒸腾量

植物的水分利用效率因物种、环境条件和管理措施的差异而有显著变化。C₄植物因有较高的光合速率，又有较好的气孔蒸腾控制，故水分利用效率显著高于C₃植物。田间试验证实，不论以生物产量或种子产量计算，C₄植物高粱的水分利用效率三倍于C₃植物大豆。环境因子中，大气湿度、CO₂浓度、温度、光照、土壤水分和矿质元素均能影响水分利用效率。因此，同一物种的水分利用效率不仅每年有所差异，在同一年份的不同季节中亦有显著变化。例如，对高粱水分利用效率连续七年的测定中，最高年份为4.1g干物质/kg水，最低年份为3.3g干物质/kg水。在一年中，高粱的净同化速率以八月份为最高，八月份的水分利用效率较七月份高出一倍以上。通过栽培措施提高水分利用效率，除了适当施肥和合理灌溉外，主要是掌握栽种时期，使植物及早封行，通过改变蒸发失水与蒸腾失水的比例来提高被植物利用的水量。

水分利用效率与产量无必然联系，水分利用效率高的物种不一定是高产物种。已知水分利用效率最高的作物是凤梨，但它们的干物质产量却并不很高。紫花苜蓿的水分利用效率极低，但在供水充分的条件下，可以有很高的生物产量。水分利用效率虽与耐旱性有一定关系，但植物的耐旱性是形态、解剖和生理多种性状的综合表现，单从水分利用效率不能准确判断一个植物的耐旱能力。例如高粱和玉米的水分利用效率相差无几，但两者的耐旱性却有显著差异。