Tricket för att öka grödor i torka utsatta, matosäkra områden i Västafrika kan vara en allestädes närvarande inhemsk buske som kvarstår under de tuffaste odlingsförhållandena.

Att odla dessa buskar sida vid sida med matgrödan hirs ökade hirsproduktionen med mer än 900 procent, enligt en ny studie publicerad i tidskriften Frontiers in Environmental Science .

Ett par decennier har gått sedan Richard Dick, en markforskare nu vid Ohio State, reste genom landsbygden i Senegal i Västafrika och märkte lågt liggande buskar som verkade må bra trots torra förhållanden som hade utplånat den mesta annan vegetation på jordbrukarnas åkrar.

"Jag sade, 'Wow, det finns lite biomassa! Vad är det där?" sa han, hänvisar till hans teams initiala intresse av att hitta organiskt material för att förbättra jorden i området. Sedan dess, Dick och långvarig ledande samarbetspartner Ibrahima Diedhiou från Senegal har upptäckt många sätt på vilka buskarna gynnar jord och grödor.

Men den djupaste upptäckten kom nyligen, sa Dick.

En nyligen publicerad studie visar att samma buskar - när de planteras intill hirs - kan dela det dyrbara vattnet de drar in och öka produktionen av en av de primära kornen som ger näring till västafrikaner.

"Människor i den här delen av Afrika är beroende av lokalt odlade grödor för att överleva. Att hitta sätt att öka livsmedelsproduktionen, speciellt under tider av svår torka, är kritisk, sa Dick, en professor i markmikrobiell ekologi vid Ohio State.

"Som det ser ut nu, befolkningen fortsätter att klättra, det finns ingen mer mark och avkastningen förblir oförändrad."

Den nya studien har funnit att vissa vedartade buskar - särskilt en som heter Guiera, efter det latinska namnet Guiera senegalensis—kan effektivt dela sitt vatten med hirsväxter under markytan. Hirs, en spannmålsskörd, tillsammans med sorghum, är en viktig matkälla i Senegal.

Bönder där och i andra delar av den afrikanska regionen som kallas Sahel har låtit dessa buskar växa tillsammans med grödor i varierande grad – troligen i tusentals år, sa Dick.

Vissa skär tillbaka dem eller river ut dem och bränner dem och de har i stort sett inte blivit erkända som en resurs för grödor, han sa.

Dick och hans forskarteam har utvecklat ett innovativt växthanteringssystem som de kallar det "optimerade busksystemet" som drar fördel av dessa lättillgängliga buskar.

Deras tillvägagångssätt innebär en dramatisk ökning av busktätheten på jordbrukarnas åkrar från färre än 300 buskar per hektar (cirka 2,5 tunnland) till 1, 500 buskar på samma tomt. Deras system inkluderar också att gödsla marken med buskens blad och stjälkar istället för att bränna detta organiska material.

Tillsammans med en dramatisk ökning av avkastningen, detta system förbättrar markkvaliteten, ökar näringsämnena i grödorna och minskar skördtiden med cirka 15 dagar, vilket är viktigt i ett område som plågas av låg nederbörd, sa Dick.

Den nyligen publicerade forskningen beskriver ett av sätten på vilka växterna gynnar sina grannar.

Buskarnas rötter växer djupt ner i jorden, söker efter fukt 30 till 40 fot under markytan. Det ger uppenbarligen buskarna bättre för att överleva tuffa, torra förhållanden.

Men hur delar de på den flytande rikedomen? Dick och hans medarbetare skapade ett experiment där de kunde spåra vatten som rörde sig från djupa kranrötter till intilliggande pärlhirs (Pennisetum glaucum.)

De fann att, på natten – när buskarna inte var upptagna med solljusberoende fotosyntes – läcker vattnet från djupa underjordiska rötter ut genom ytrötter i den omgivande jorden istället för att komma ut genom löven.

Stomata - "porerna" på bladen på en växt - stänger sig i mörkret, när fotosyntesen upphör, Dick förklarade.

Och det innebar att hirsväxternas rötter nära ytan kan ta upp vatten som levereras till ytan av buskarna.

Forskarna bekräftade detta genom att spåra vatten från dess första inträde i buskarnas rötter till dess slutliga närvaro i hirslöven under ett vetenskapligt pålagt torkaexperiment som inkluderade ett buskfritt fält som jämfördes.

"Vi bevisade att "bioirrigation" av dessa buskar sker och det är första gången detta har visats för växtodling, " sa Dick. "Det här är en inhemsk växt och den är gratis och lätt att odla - allt med den här är positivt."

Nu vill teamet fortfarande köra pilottester av sitt odlingssystem med bönder i hela Sahel och göra eventuella justeringar som behövs för att främja en mer utbredd användning av metoden.

Att hitta naturliga, lättanvända lösningar för att föda en växande befolkning har stor potential i Västafrika, sa Dick. I andra delar av världen, inklusive Sydostasien och Sydamerika, bönder har anpassat sig till befolkningstillväxten genom omfattande användning av konstgödsel och bekämpningsmedel. Men i Senegal och angränsande länder, jordbruket är beroende av vad naturen ger – odlare använder vanligtvis inte konstgödsel eller bekämpningsmedel, och inte har resurserna att bevattna torra grödor.

"Detta är en halvtorr region, där det bara regnar en del av året. Några år, det är stora torka och människor svälter, " sa Dick, och tillägger att mellan 60 och 90 procent av senegaleserna bor i små, jordbruksbyar.

"Den ultimata lösningen kommer att vara vad som än är lokalt tillgängligt, och att hitta dessa svar och arbeta med de lokala bönderna för att överväga potentiella jordbrukstekniker är avgörande, " sa Dick.