二つの苗を育てたところ、Aはたくさん水を使い、Bは少ししか使いませんでした。水を使わないBの方が、必ずよく育ったと言えるでしょうか。育った量も合わせて見なければ、水を節約して生産できたのか、単に成長が止まっていたのかは分かりません。
今回は、増えた乾燥重量を、蒸散した水の量で割った値を考えます。本稿ではこれを水利用効率として定義します。研究では別の時間尺度や定義の指標も使われますが、この問題では乾物の増加と蒸散の総量を一組にします。
最後の重さではなく増えた分
初めの乾燥重量が2g、終わりが5gなら、増加は3gです。最後の5g全部が観察期間中にできたわけではありません。水を使った期間と、乾物が増えた期間をそろえるため、差を取ってから計算します。
生の重さでは、水分の増減が混ざります。今回は水を除いて測った乾燥重量を使います。ただし、同じ苗を最初に乾燥させてから育て直すことはできません。実験では初期状態を代表する別の苗を測るなどの設計が必要で、そのばらつきも考える対象になります。
鉢の水が減った分は全部蒸散か
鉢を量ると、葉から出た水だけでなく、土の表面から蒸発した水なども減少に含まれます。蒸散量を分母にしたいなら、土面を覆う、対照区を置くといった方法で区別する必要があります。水を足した量や排水も記録しておきます。
この補正が済んだ値を使うと問題文にあれば、同じ補正を二重にしないでください。「鉢全体の水の減少」「対照区の蒸発」「補正済み蒸散量」を別の列に置くと、どの数字が分母なのか分かりやすくなります。
例題1：増加量と効率の順位
同じ期間に、苗Aの乾燥重量は2gから5g、苗Bは1gから3gになりました。補正済みの蒸散量はAが600g、Bが250gです。水1gあたりの乾物増加量をmgで求め、効率を比較しましょう。
答え・解説： Aの増加は3g＝3000mgなので3000÷600＝5mg/gです。Bは2g＝2000mgで、2000÷250＝8mg/gです。この定義での効率はBが高く、増加した乾物そのものはAの方が多くなります。二つの順位は矛盾しません。
最後の乾燥重量をそのまま割ると、Aは約8.3、Bは12という別の値になります。それは今回の期間の増加に対する効率ではありません。初期量を引いたかどうかを式の一行目で確認します。
例題2：土から蒸発した分を補正する
苗Cの鉢から観察期間中に水が500g減りました。同じ条件の対照測定から、土面などの蒸発分を100gと見積もります。他の水の出入りはなく、乾燥重量は1.5g増えました。蒸散量と、水1gあたりの乾物増加を求めましょう。
答え・解説： 蒸散量は500－100＝400gです。増加した乾物1500mgを割って1500÷400＝3.75mg/gとなります。500gをそのまま分母にした3mg/gは、土面の蒸発まで含めた別の指標です。
対照区が植物のない裸の土なら、苗の影などの影響が完全には一致しない場合もあります。ここでは100gを使ってよいという問題の設定です。実際の測定を説明するときは、補正値をどう得たかも書く必要があります。
効率だけで育て方を決めない
水利用効率が高くても、収穫したい部分が少ない、成長に時間がかかる、といった可能性があります。根、茎、葉のどこが増えたかも、目的によっては必要です。高い数値を見つけてすぐ「この植物が優秀」と結論づけず、評価したいものを限定します。
光の強さや湿度、温度が異なる環境の値を比べれば、植物の種類だけでなく環境の違いも結果へ入ります。同じ条件での比較なのか、環境全体を含めた結果なのかを分けて読みましょう。
この問題で残したい式は「期間中の乾物増加÷同じ期間の蒸散量」です。分子も分母も、観察期間と測定範囲をそろえます。割合の計算ができることに加え、その数字がどんな実験から出たのかを説明できると、植物の資料問題を一段深く読めます。
二つの期間をまとめるとき
前半と後半で水利用効率が異なる場合、全期間の値は各効率の単純平均とは限りません。全期間の乾物増加を足し、全期間の蒸散量を足してから割ります。水を多く使った期間と少なく使った期間を、同じ一票で平均するのとは違うからです。
たとえば乾物増加を縦に、水の使用量を横にした図では、同じ原点から各点へ引く線の傾きが今回の効率に対応します。縦の高さだけなら増加量の比較、傾きなら水当たりの比較です。同じ二点でも、何を比べるかで着目する場所が変わります。図の軸を先に決めることが、効率という言葉を曖昧にしない方法です。