在十七世紀，有位名叫梵?海爾蒙脫的生物學家作了一個實驗，他把一根柳條插在一隻裝著泥土的木桶裏。事先稱了一下木桶、柳條、土壤的重量。以後他就經常澆水，別的什麼肥料也沒加。五年以後，這枝柳條長大成樹了。海爾蒙脫把柳樹挖出來，去掉根上的泥土，稱了稱，比原來的柳條重了三十倍。
柳樹增加的物質是從哪兒得來的呢？是土壤裏來的嗎？不是，因為桶內的土壤五年中少了不到二兩。海爾蒙脫猜想是從水中得來的。可是後來，人們做了一個化學分析，知道柳樹增加的物質有很大一部分是碳元素。碳元素決不是從水裏來的，因為水是氫和氧的化合物。於是人們又想：柳樹增加的物質可能是從空氣中得來的，因為空氣中含有碳的化合物——二氧化碳氣。根據這樣的設想，人們又做了一個實驗，把柳樹栽在一間溫室裏，如果把室內的二氧化碳氣除去，柳樹便停止生長；把二氧化碳氣放進去，柳樹又開始生長。嗬！一個謎終於揭開了，柳樹果然“吃”的是二氧化碳氣！
隻有二氧化碳氣，植物還不能生存。海爾蒙脫的實驗證明，植物在生長過程中所需要的水是相當多的。一般植物所喝的水量，相當於它自己體重的三百倍到八百倍。一株向日葵，一個夏天要喝五百斤左右的水。一株玉米，一個夏天也要消耗四百多斤水。蔬菜需要的水更多，如果一畝地長了三千斤白菜，就需要消耗二百四十萬斤左右的水。
水是植物的命根子，斷了水，植物就沒有辦法活下去。
現在我們來做一個試驗：把一株新鮮的植物放在陽光下曬幹。你可以發現，這株植物失去了80%~90％的重量，剩下來的幹物質隻占10%~20％。
不過各種植物的含水量有很大的不同。水生植物含水量最多，達到98％左右；草本植物含水也不少，要占到70—80％；木本植物就少得多，隻有40—50％。在沙漠地區，由於氣候幹燥，有的植物含水量隻有6％。這樣的植物一般都長得非常堅硬，例如一棵胳膊粗的梭梭（suō）樹，你用斧子砍它不斷，用鋸子也不容易把它鋸斷。它的枝幹很重，放在水裏會下沉。
植物的含水量與環境也有很大的關係，同一種植物，生長在不同地區，含水量也不—樣，在幹旱地區的含水量少，在潮濕地區的含水量多。
生長在幹旱地區的植物，對於幹旱有很大的適應能力，它們的器官非常適應這樣的生存條件。例如被稱為“沙漠英雄花”的仙人掌，它的葉退化成刺了，這樣可以減少水分的蒸發；它的莖生得厚厚的，成了一個小水庫，可以貯藏大量的水分，以防幹旱。墨西哥有一種巨柱仙人掌，長得像一根大柱子，有幾十米高，體內能貯藏一噸以上的水分。仙人掌的表皮有一層很厚的角質層，氣孔很少而且經常閉著，因此莖內的水分不容易蒸發，幾個月不補充水分也沒有關係。有人作過一個有趣的試驗：他把一棵三十七公斤半重的仙人球放在室內，一直不澆水。過了六年，仙人球仍然活著，而且還有二十六公斤半重。也就是說，它在六年內隻消耗了十一公斤水。還有像蘆薈、龍舌蘭，以及劍麻等植物，它們的葉子裏麵也有貯藏水分的組織。下雨的時候，它們吸收了大量的水，留在幹旱的時候慢慢用。
植物曬幹以後，水分被除去了，剩下的是些什麼物質呢？我們把它放在碟子裏，用火來燒。這一燒，它的重量又減輕了很多，大部分東西變成二氧化碳氣、水蒸氣和氮氣等氣體跑掉了。因此我們知道：植物的幹物質中，主要的成分是由碳、氧、氫、氮四種元素構成的。據計算，一般植物的幹物質大約含碳45％，含氧42％，含氫6.5％，含氮1.5％，它們總共約占幹物質的95％；還有5％左右，就是餘下的灰。
灰雖然很少，包含的元素卻很複雜，而且各種植物燒成的灰，所含的元素也不一樣。其中含量比較多的元素有磷、鉀、鈣、鎂、鐵、硫等，尤其是磷比較多，一般約占灰分含量的50％左右，其次是鉀，約占25％左右。此外，還有少量的硼、錳、銅、鋅等元素。
植物各種器官燒成的灰，多少也不同。例如草本植物的根和莖，燒成灰的重量，相當於幹物質的4%~5％。不同植物的葉子燒成的灰，多少也不一樣。馬鈴薯葉燒成的灰的重量，相當於幹物質的5%~13％；甜菜葉燒成的灰，相當於幹物質的11%~12％；蕪菁葉燒成的灰，相當於幹物質的8%~15％。種子燒成的灰，約占幹物質的3％。
把各個植物器官燒成的灰再分析一下，我們又會發現，它們含有的元素成分也不同。在種子中，含磷比較多，對於以收獲種子為主的農作物來說，必須供給足夠的磷肥；在馬鈴薯、甜菜等肥大的塊莖和根中，含鉀比較多，這說明鉀對於地下貯藏器官的形成，有很重要的作用。
經過以上的分析，我們知道，植物體內不僅有碳、氧、氫、氮，而且含有其他許多元素。它們都是植物需要的營養品。
有位叫諾浦的學者，經過許多次植物培養試驗，找到了一個“單方”。這個單方是2克硝酸鈣，0.5克硝酸鉀，0.5克硫酸鎂，0.5克酸性磷酸鉀，還有幾滴含有鐵的化學藥品與7000克水。把植物栽在用這個單方配成的藥水裏，不需要土壤，也不需要再加別的肥料，就可以生長得很好，而且能開花結果。這些藥品中含有七種元素：氮、磷、鉀、鈣、鐵、鎂、硫，再加上構成水的氫和氧，還有二氧化碳氣中的碳，恰巧是十種。這就是植物生長所必需的十種元素，也就是植物需要“吃”的食物。
這些元素，對植物來說，是一種也不能缺少的，缺少了，就發育不好，還會生病。比如，植物缺少氮，葉子就會發黃，莖長得很細，果實結得很小。植物缺少磷，它一定是個小矮個兒，而且葉子容易脫落，果實成熟很晚。植物缺少鉀，葉子幹枯，根又細又短，種子很小或者根本不結種子。
你看看，這些化學元素對植物來說是多麼重要啊！
對於一般植物來說，有了這十種元素就夠了。但是有些植物還需要一些別的元素。你吃過海帶嗎？那裏麵含有碘。竹子很堅硬，那是因為含有矽的緣故。土壤中含的硼雖然不多，但是如果沒有硼，向日葵就不能很好生長。如果土壤中缺少鋅，柑桔的葉上就會出現花斑，玉米就會出現“白芽”。植物需要的鉬極少極少，含量隻有百萬分之一；但是，萵苣如果缺少鉬，產量就會降低60％。也有一些植物可以少要一兩種元素，例如蘭草，就不需要鈣；蘑菇，就不需要鐵。