作物产量与水分投入量间的数量关系称为水分生产函数。在水资源不足和产量水平低下时产量与全生育期的蒸散量可用直线关系表示：

式中 R为径流；D为渗漏；L为植被对降水的截留量。

影响WUE的因素包括植物特性和环境两方面。通常C4植物的叶肉阻力低，WUE较高；C3植物反之。CAM植物虽然光合效率不高，但夜间气孔开放可吸收二氧化碳供白天光合作用时使用，白天在高温干旱时气孔关闭以减少水分消耗，但光合作用仍可进行，故WUE可比C3作物高出数倍。在考虑经济产量的WUE时，经济系数也有很大影响。环境因子中光温水等气象因素起主要作用，蒸散量本身与WUE成反比，适度的干旱使气孔关闭影响叶水势，可增大WUE；但持续干旱将影响正常生长发育，导致WUE下降。

WUE的高低是植物特性、环境因素和管理水平相互作用的结果，提高WUE必须按作物特性和人类的需要定向选用和培育品种，并对土壤和水进行科学管理。

实行充分供水谋求最高产量，无论从产投比还是水肥利用率看，都并不是最经济的。土壤水分从田间持水量到萎蔫系数之间对作物基本上是等效的。胡芬等的试验表明小麦产量并非随灌溉量减少一直下降，实行不充分灌溉，仅在拔节即需水关键期浇一水的处理，其单产与充分供水处理差别甚微，却取得了最高的灌溉水分生产率。