Os nutrientes movimentam-se basicamente através de três ciclos: o ciclo geoquímico, caracterizado pela transferência dos nutrientes entre o ecossistema e seus componentes externos, o ciclo biogeoquímico, caracterizado pela movimentação dos nutrientes entre solo- vegetação e o ciclo bioquímico, caracterizado pela redistribuição interna na planta (Switzer & Nelson 1972).
A nutrição de plantas envolve a absorção de todos os materiais brutos do ambiente que são necessários para os processos bioquímicos essenciais, a distribuição desses materiais dentro da planta e sua utilização no metabolismo e no crescimento. Mais de sessenta elementos químicos têm sido identificados nas plantas, incluindo ouro, prata, chumbo, mercúrio, arsênio e urânio. Obviamente, nem todos os elementos presentes nas plantas são essenciais. Sua presença é, de certo modo, um reflexo da composição do solo no qual as plantas estão crescendo. A maioria dos elementos químicos encontrados nas plantas são absorvidos como íons inorgânicos com base na solução do solo. (Raven et al. 2001).
A entrada de nutrientes no ecossistema por processos naturais se dá através da chuva, deposição de poeira e aerossóis, por fixação microbiológica, acima e abaixo do solo, e por intemperização da rocha matriz. As perdas, por sua vez, ocorrem pelo escorrimento superficial da água, pela lixiviação profunda, volatilização e pelo deflúvio. A exportação de biomassa por outro lado, como é o caso da colheita florestal, pode aumentar significativamente estas perdas (Vital apud Câmara et al. 2000).
As principais fontes de entrada de nutrientes nos ecossistemas são os aportes atmosféricos, que incluem a precipitação, a deposição de poeira, deposição oculta a deposição orográfica, como também a intemperização das rochas minerais e a adubação (Bruijnzeel; Ranger; Turpault apud Voigtlander, 2007).
Nos ecossistemas florestais, os nutrientes são constantemente ciclados entre a biomassa e o solo, sendo que o processo de ciclagem depende das propriedades físico- químicas dos nutrientes e da sua função fisiológica, mas principalmente, do ciclo hidrológico que mantém os processos de lixiviação do solo e da biomassa, da disponibilidade no solo e da taxa de intemperismo, sendo o balanço de nutrientes do ecossistema a interação desses vários processos do meio (Flinn et al., 1979).
Smith apud Bellote & Silva (2000) afirma que folhas não são as únicas partes das plantas capazes de representar o estado nutricional das árvores, mas elas têm sido
recomendadas e utilizadas no monitoramento nutricional para a maioria dos elementos nutrientes. As concentrações de nutrientes de outras partes da árvore, tais como a madeira, a casca e o galho têm sido utilizadas para os cálculos de exportações e estudos de eficiência de utilização dos nutrientes.
As mesmas considerações feitas para a folha, em relação às variações nos teores de nutrientes, são válidas para a madeira, galho e casca. Devem-se considerar também as variações inerentes ao estágio de desenvolvimento do compartimento considerado, jovem, maduro ou senescente que afetam sensivelmente as concentrações de nutrientes.
Segundo Pritchett (1990), a absorção dos nutrientes pelas árvores é influenciada pela espécie, pela cobertura do dossel e pelas condições edafoclimáticas. Em princípio, a absorção anual de nutrientes é da mesma ordem da apresentada pelas culturas agrícolas, mas como a maior parte dos nutrientes absorvidos são devolvidos para o piso florestal, quantidades relativamente pequenas são retiradas no acréscimo anual da biomassa arbórea.
O acúmulo de nutrientes da biomassa arbórea, segundo Schumacher (1992), varia de elemento para elemento, em razão dos diferentes níveis de fertilidade do solo, das características nutricionais de cada espécie e da idade da floresta.
A ciclagem de nutrientes em florestas pode ser analisada por meio da compartimentalização da biomassa acumulada nos diferentes estratos e a quantificação das taxas de nutrientes que se movimentam entre seus compartimentos, pela produção de serapilheira, sua decomposição, lixiviação e outros. Podem ser considerados, por exemplo, como compartimentos da floresta: a biomassa aérea das árvores, a serapilheira, a biomassa das raízes, o solo, etc. ( Poggiani & Schumacher, 2000). Bormann & Likens apud Schumacher & Poggiani (2000) explicam que os nutrientes de um ecossistema florestal encontram-se divididos em quarto compartimentos básicos: 1) o compartimento orgânico constituído pelos organismos vivos e seus restos; 2) o compartimento de nutrientes disponíveis (na solução do solo ou adsorvidos às superfícies do complexo argila-húmus); 3) o compartimento de minerais primários (nutrientes não-disponíveis), e 4) o compartimento atmosférico formado por gases e partículas em suspensão.
Os impactos ambientais também provocam alterações na ciclagem dos nutrientes. O desmatamento, além de provocar a degradação da vegetação e do solo, causa sérias alterações no microclima das florestas, interferindo na fixação, lixiviação e volatilização do N.
Os nutrientes são elementos químicos que tem ampla variedade de papéis no metabolismo das plantas; sem eles, as plantas não podem sobreviver. Há 15 elementos considerados essenciais para as plantas. As plantas retiram os nutrientes do solo através das
raízes finas que estão localizadas nas extremidades do sistema radicular. As raízes finas são tecidos vivos e não se transformam em madeira. Os nutrientes, para serem absorvidos pelas raízes finas, os mesmos devem estar dissolvidos na água que ocupa os espaços livres no solo. Tanto a água quanto os nutrientes são absorvidos pelas raízes finas (West, 2006).
Na colheita florestal, o tronco é o componente que mais contribui na exportação dos nutrientes do sítio. Segundo Silva (1996), o acúmulo total de nutrientes no tronco é crescente do 3º para o 7º ano, notadamente para os nutrientes Ca, K e P. O acúmulo desses nutrientes também foi observado por Pitman et al. apud Silva (1996), pelas análises em níveis subcelulares dos tecidos das árvores. Verificaram que tanto o K como o Ca são particularmente localizados em diferentes compartimentos das células em diferentes constituições químicas, sendo que o K é mais para o crescimento celular. O Ca tem maior importância na formação da parede celular e lignificação dos traqueídeos.
Para o N e o Mg, Silva (1996) observou uma diminuição no conteúdo desses elementos no tronco à medida que as árvores crescem, indicando uma possível migração desses nutrientes para os tecidos mais novos. As árvores, por adaptação a uma condição de estresse, também podem transferir nutrientes para tecidos que os armazenam, servindo como estoque estratégico.
Na casca, pode-se distinguir basicamente dois tipos de tecido: a casca externa (morta) e a casca interna (viva), onde está incluído o floema funcional. O floema é ativo na translocação de solutos orgânicos fotoassimilados dos pontos de produção (fonte) para os de consumo (dreno). A exemplo do que acontece no caule, os teores de nutrientes na casca variam ao longo do fuste, sendo crescente no sentido base – ápice Bellote & Silva (2000).
Bowen & Nambiar, (1984) concluíram que o Eucalyptus grandis aloca, na casca, 10% do N, 90% do P e 25% do K acumulados nas folhas, no entanto, pode acumular, na casca, de 39 a 48% do Ca existente na copa. Apesar de acumular menos nutrientes móveis, a casca os armazena na forma de compostos solúveis de N e proteínas que são fundamentais para o desenvolvimento de novos tecidos.
A biomassa de casca é significativamente menor do que a biomassa de tronco, no entanto, apresenta-se como um importante sítio de armazenamento de nutrientes, notadamente, o Ca. Os modelos matemáticos obtidos por Silva (1996), que estimam os conteúdos de nutrientes na casca, apresentaram coeficientes de determinação superiores a 0,97, o que confere precisão às estimativas dos conteúdos de nutrientes.