Studies on stabilization mechanism of soil organic matter by using perylenequinone pigments

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K18154
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Plant nutrition/Soil science; Environmental dynamic analysis
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: KOBAYASHI Takayuki 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (10551228)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ペリレンキノン / 土壌有機物 / 安定化機構

Outline of Final Research Achievements

We attempted to elucidate the stabilization mechanism of soil organic matter using perylenequinone pigments (PQs). We could obtain the following results:
1) The main component of PQs is DHPQ (4,9-dihydroxypelyrene-3,10-quinone), and we developed a quantitative method for the contents of DHPQ and DHPQ derivatives in soil.
2) It was revealed that DHPQ and DHPQ derivatives distribute in soils around the world. In addition, physicochemical form of PQs in buried horizon from volcanic ash soils (Andosols) may alter from in the humic acid fraction to in more stable humin fraction. Furthermore, it was suggested that PQs occur in buried soil (paleosol) for a long period of time with soil active aluminum.

Free Research Field

土壌学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

土壌有機物（SOM） の安定化機構の解明は、地球環境の将来予測等にも繋がる学術的かつ社会的にも重要な研究課題であるが、SOMは複雑で多様な有機物の混合物であるため全容解明には至っていない。特定の有機物成分であるPQsを対象とした本研究は、SOMの多様性を軽減した研究と位置付けられる。本研究によりPQs色素の主要な化学構造の同定と定量法の確立が達成できた。さらに、DHPQは古土壌を含む世界の様々な土壌に広く分布することが明らかとなった。これは、SOM安定化機構の掌握においてPQs色素が世界中の土壌で活用可能であることを示唆しており、本研究の成果は学術的意義の高い内容であるものと考えている。