Viikki Urban Street

Tree Laboratory

Dr. Eero Nikinmaa

Aims

• To test the load bearing soils as base material of streets/ pavements and growth media for trees in normal urban environment

• Characterise the urban environment

• Monitor the tree behaviour

Site: Normal modern street in Helsinki

Load Bearing Soils

• Skeleton of smaller (d 32-64mm) or larger (d 64-140mm) rocks

• between 75 to 80% of rocks and 20 to 25% of soil (weight)

• variation in soil:– high organic matter content

(about 20%)– sandy– added N + slowly releasing P

and Ca

• laboratory tested for load bearing properties

Water holding capacity

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 5 10 15 20 25

Water content, %

pF

Kekkilä

YIT

Uusi sekoitus

Soil nutrient analysisExperimental street - SOIL ANALYSIS, LOAD BEARING SOILS 2003

Soil type

Organic matter

johto-luku pH Ca P K Mg S B Cu Mn Zn NO3-N

NH4-

N Fe Cl Mo Na Cd Cr Ni Al

Kekkilä1 HkMr vm 15.2 7.3 4000 10 91.1 274 111 1.0 2.9 6.7 1.47 350 4 274 140 0.11 164 <0.05 87 48 90401 hkKHt m 14.8 7.3 3790 9.6 88.1 251 102 1.0 2.7 6.8 1.58 320 4 256 120 0.08 168 0.05 19 19 89001 HkMr vm 12.8 7.3 4220 10 88.5 253 103 1.0 2.9 6.6 1.29 310 4 241 120 0.07 148 . . . .1 HkMr vm 13.8 7.3 4500 13 105 268 129 1.0 3.7 7.3 2.58 320 4 298 140 0.11 159 . . . .1 HkMr vm 13.5 7.3 4190 10 92.6 253 109 0.9 3.2 7.0 2.11 320 6 284 103 0.08 169 . . . .keskiarvo 14.0 7.3 4140.0 10.5 93.1 259.8 110.8 1.0 3.1 6.9 1.8 324.0 4.4 270.6 124.6 0.1 161.6 0.1 53.0 33.5 8970.0Yit2 HtMr rm 10.4 6.6 3910 86 454 286 174 1.2 14.0 17.0 37.20 140 37 1570 75 0.15 171 0.1 49 35 112002 HtMr rm 7.0 6.7 3080 110 553 292 83 1.2 7.6 13.0 29.10 42 36 888 73 0.11 209 0.08 130 71 127002 HtMr rm 8.3 6.6 3140 86 496 268 94 1.1 9.6 15.0 30.70 84 33 1150 63 0.13 172 . . . .2 HtMr rm 8.6 6.5 3110 93 551 282 98 1.3 8.3 16.0 26.60 60 44 995 73 0.08 194 . . . .2 HtMr rm 9.5 6.6 2860 100 561 295 102 1.3 7.2 15.0 27.00 58 48 858 84 0.09 208 . . . .keskiarvo 8.8 6.6 3220.0 95.0 523.0 284.6 110.2 1.2 9.3 15.2 30.1 76.8 39.6 1092.2 73.6 0.1 190.8 0.1 89.5 53.0 11950.0Yliop.3 HkMr m 2.6 8.0 3290 39 188 142 36 0.8 3.8 7.6 5.33 14 3 508 15 0.04 36.2 <0.05 160 74 90803 HtMr m 3.1 7.8 3500 42 199 143 44 0.8 3.8 8.1 5.14 15 3 524 19 0.05 38.5 0.05 50 24 88703 HtMr m 3.0 7.9 3120 41 180 131 39 0.8 3.5 7.7 4.79 15 2 509 17 0.05 35.9 . . . .3 HkMr vm 2.4 8.0 3160 41 183 129 35 0.8 3.8 7.6 5.23 12 2 527 14 0.05 35.1 . . . .3 HtMr m 3.2 8.0 3240 40 192 135 41 0.8 3.5 7.3 4.93 21 2 503 19 0.06 37.4 . . . .keskiarvo 2.9 7.9 3262.0 40.6 188.4 136.0 39.0 0.8 3.7 7.7 5.1 15.4 2.4 514.2 16.8 0.1 36.6 0.1 105.0 49.0 8975.0

ViljavuusluokkaleimatBadFairly BadAcceptableSatisfactoryGoodHighQuestionably high

Building phase

Study design• 2 streets• 3 sectors with

different soil in each street

• Alder and Linden• ~5-6 trees per

treatment per street• 3 intensive monitoring

points per street• 9 manual points

Manual monitoring

Intensive Monitoring

Different soils

Street II

Street I

Monitoring-Intensive monitoring every 10 minutes

- Manual monitoringonce in 2 to 3 weeks

• Soil– Temperature profile

– Soil moisture profile

– Gas concentrations

• Above ground– PAR

– Air temp

• Other micromet. from close by station

• Tree (intensive)– sapflow (2 methods)

– growth

• Tree (manual)– gas exchange +

physiology studies

– leaf nutrients

– structure

SoilTemp. profile

Gas profile

Manual measuring point

Gas collectors

Temperature

Soil moisture

21

Above groundPAR

Air Temperature

Tree

Sap flowHeat dissipation

Sap flowDiam change

Data Transfer

Manual measurements

Photosynthetic production at Norkkukuja and Pasteurin katu - streets

Norrkkokuja, lower crown, June

-2

3

8

13

18

23

1500

1100

700

400

200

100

50

0

Light (µmol/m 2/s)

Rat

e o

f p

ho

tosy

nth

esis

(µ

mo

l/m2/s

)

Kasvualusta 1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Norkkokuja, lower crown, August

-2

3

8

13

18

23

1500

800

400

150

30 0Light (µmol/m 2/s)

Rat

e o

f P

ho

tosy

nth

esis

(µ

mo

l/m2/s

)

Kasvualusta 1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Pasteurin katu, lower crown, June

-5

0

5

10

15

20

1500 1100 700 400 200 100 50 0

Light (µmol/m 2/s)

Rat

e o

f P

ho

tosy

nth

esis

(µ

mo

l/m2/s

)

Kasvualusta 1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Pasteurin katu, lower crown, August

-5

0

5

10

15

20

1500 800 400 150 30 0

Light µmol/m 2/s)

Rat

e o

f P

ho

tosy

nth

esis

(µ

mo

l/m2/s

)Kasvualusta 1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Stomatal conductance, Pasteurin katu - street

Lower Crown, June

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1500 1100 700 400 200 100 50 0

Light (µmol/m 2/s)

Co

nd

uct

ance

(m

mo

l/m2/s

)

Kasvualusta 1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Lower Crown, August

0

20

40

60

80

100

120

140

1500 800 400 150 30 0

Light (µmol/m 2/s)

Co

nd

uct

ance

(m

mo

l/m2/s

)

Kasvualusta 1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Upper Crown, August

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1500 800 400 150 30 0

Light (µmol/m 2/s)

Co

nd

uct

ance

(m

mo

l/m2/s

)

Kasvualusta 1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Stomatal Conductance, Norkkokuja - Street

Lower Crown, June)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1500 1100 700 400 200 100 50 0

Light (µmol/m2/s)

Co

nd

uc

tan

ce

(m

mo

l/m2 /s

)

Kasvualusta1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Lower Crown, August

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1500 800 400 150 30 0

Light (µmol/m 2/s)

Co

nd

ucta

nce

(mm

ol/m

2/s

)

Kasvualusta1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Upper Crown, August

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1500 800 400 150 30 0

Light (µmol/m2/s)

Co

nd

uc

tan

ce

(m

mo

l/m2 /s

)

Kasvualusta1

Kasvualusta 2

Kasvualusta 3

Diameter Growth and diurnal variation

Norkkokuja Pasteurinkatu

Dead Tree

Norkkokuja

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

500

17.7. 18.7. 19.7. 20.7. 21.7. 22.7. 23.7. 24.7. 25.7. 26.7. 27.7. 28.7. 29.7. 30.7. 31.7. 1.8. 2.8. 3.8. 4.8. 5.8. 6.8. 7.8. 8.8.

Puu

Kuori

Pasteurinkatu

250

270

290

310

330

350

370

390

410

430

450

17.7. 18.7. 19.7. 20.7. 21.7. 22.7. 23.7. 24.7. 25.7. 26.7. 27.7. 28.7. 29.7. 30.7. 31.7. 1.8. 2.8. 3.8. 4.8. 5.8. 6.8. 7.8. 8.8.

Puu

Kuori

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

17.7. 18.7. 19.7. 20.7. 21.7. 22.7. 23.7. 24.7. 25.7. 26.7. 27.7. 28.7. 29.7. 30.7. 31.7. 1.8. 2.8. 3.8. 4.8. 5.8. 6.8. 7.8. 8.8.

P3 -1.9

P3 -1.9

Soil MoisturePasteurinkatu Norkkokuja

0.2000.210

0.2200.230

0.2400.2500.260

0.2700.280

0.2900.300

15.7.

16.7.

17.7.

18.7.

19.7.

20.7.

21.7.

22.7.

23.7.

24.7.

25.7.

26.7.

27.7.

28.7.

30cm

60cm

0.185

0.190

0.195

0.200

0.205

0.210

17.7. 19.7. 21.7. 23.7. 25.7. 27.7. 29.7. 31.7. 2.8. 4.8. 6.8. 8.8.

0.100

0.120

0.140

0.160

0.180

0.200

0.220

0.240

0.260

11.7.

12.7.

13.7.

14.7.

15.7.

16.7.

17.7.

18.7.

19.7.

20.7.

21.7.

22.7.

23.7.

24.7.

25.7.

26.7.

27.7.

28.7.

30cm

60cm

0.125

0.130

0.135

0.140

0.145

0.150

0.155

0.160

0.165

0.170

17.7. 19.7. 21.7. 23.7. 25.7. 27.7. 29.7. 31.7. 2.8. 4.8. 6.8. 8.8.

Soil Temperature

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

29.4. 19.5. 8.6. 28.6. 18.7. 7.8. 27.8. 16.9. 6.10. 26.10. 15.11.

Pvm

Läm

pö

tila -60

-30

-10

-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

20.5. 4.6. 19.6. 4.7. 19.7. 3.8. 18.8. 2.9. 17.9. 2.10. 17.10.

Pvm

Läm

pö

tila -60

-30

-10

Norkkokuja

Pasteurinkatu

CO2- Concentration

Norkkokuja

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

15

-to

uko

18

-to

uko

21

-to

uko

24

-to

uko

27

-to

uko

30

-to

uko

2-k

esä

5-k

esä

8-k

esä

11

-ke

sä1

4-k

esä

17

-ke

sä2

0-k

esä

23

-ke

sä2

6-k

esä

29

-ke

sä2

-he

inä

5-h

ein

ä8

-he

inä

11

-he

inä

14

-he

inä

17

-he

inä

20

-he

inä

23

-he

inä

hiil

idio

ks

idi u

l/l

1: -10 cm

1: -30 cm

1: -60 cm

2: -10 cm

2: -30 cm

2: -60 cm

3: -10 cm

3: -30 cm

3: -60cm

Pasteurinkatu

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

15-t

ouko

18-t

ouko

21-t

ouko

24-t

ouko

27-t

ouko

30-t

ouko

2-ke

sä5-

kesä

8-ke

sä11

-kes

ä14

-kes

ä17

-kes

ä20

-kes

ä23

-kes

ä26

-kes

ä29

-kes

ä2-

hein

ä5-

hein

ä8-

hein

ä11

-hei

nä14

-hei

nä17

-hei

nä20

-hei

nä23

-hei

nä

hiil

idio

ksid

i ul/l

1: -10 cm

1: -30 cm

1: -60 cm

2: -10 cm

2: -30 cm

2: -60 cm

3: -10 cm

3: -30 cm

3: -60cm

Conclusion this far

• Measurements are technically OK

• Monitoring feasible

• The growth media seem to reflect to tree performance