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Earth observations reveal impacts of climate variability on maize cropping systems in sub-Saharan Africa

Liepa, Adomas und Thiel, Michael und Taubenböck, Hannes und Klein, Doris und Steffan-Dewenter, Ingolf und Peters, Marcell K. und Schönbrodt-Stitt, Sarah und Otte, Insa und Landmann, Tobias und Khan, Zeyaur R. und Obondo, Michael Ochieng und Chidawanyika, Frank und Martin, Emily A. und Ullmann, Tobias (2025) Earth observations reveal impacts of climate variability on maize cropping systems in sub-Saharan Africa. GIScience and Remote Sensing, 62 (1), Seiten 1-19. Taylor & Francis. doi: 10.1080/15481603.2025.2476248. ISSN 1548-1603.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15481603.2025.2476248

Kurzfassung

In Kenya, climate variability and change threaten smallholder, rainfed farms, with crop failures, yield reductions, and pest infestations. Efficient agroecological strategies, such as Push-Pull intercropping, offer documented benefits including pest control, improved soil fertility, and water conservation compared to traditional maize monocropping. To date, no studies exist comparing traditional maize monocropping and Push-Pull intercropping using earth observation tools over several growing seasons in East Africa. Our research addresses this by harmonizing Landsat 7, 8, 9 with Sentinel-2 remote sensing time series from 2016 to 2023. Phenological metrics of 15 growing seasons are extracted based on a threshold method using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) as a vegetation proxy. Field data from 58 sites in southwestern Kenya provided training for this analysis, revealing detectable inter-class differences. Notably, Push-Pull intercrop fields showed greater resilience during biotic stress events, such as the locust outbreak in 2020 short rainy season and the fall armyworm infestation in combination with delayed and below-average rainfall during the short 2021 and the long 2022 growing seasons. Higher maximum NDVI and extended season duration indicated a higher resilience of Push-Pull farming under unfavorable agricultural conditions. Short growing seasons with unfavorable conditions showed earlier end of seasons in both systems, whereas long growing seasons with unfavorable conditions caused delayed onset and end of seasons. This study marks the first attempt to leverage earth observation data to compare traditional maize agriculture with agricultural systems featuring applied ecological management strategies, showcasing the potential of earth observation tools to monitor and evaluate agroecological resilience.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215787/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Earth observations reveal impacts of climate variability on maize cropping systems in sub-Saharan Africa
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Liepa, AdomasJulius-Maximilians-UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thiel, MichaelJulius-Maximilians-UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, HannesHannes.Taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Klein, DorisDoris.Klein (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steffan-Dewenter, Ingolfingolf.steffan (at) uni-wuerzburg.dehttps://orcid.org/0000-0003-1359-3944NICHT SPEZIFIZIERT
Peters, Marcell K.marcell.peters (at) uni-wuerzburg.dehttps://orcid.org/0000-0002-1262-0827NICHT SPEZIFIZIERT
Schönbrodt-Stitt, Sarahsarah.schoenbrodt-stitt (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Otte, InsaJulius-Maximilians-UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Landmann, Tobiastobias.landmann (at) uni-wuerzburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khan, Zeyaur R.Geo-Information Unit, International Center for Insect Physiology and Ecology (ICIPE), Nairobi, KenyaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Obondo, Michael OchiengGeo-Information Unit, International Center for Insect Physiology and Ecology (ICIPE), Nairobi, KenyaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Chidawanyika, FrankGeo-Information Unit, International Center for Insect Physiology and Ecology (ICIPE), Nairobi, KenyaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martin, Emily A.Department of Animal Ecology & Systematics, Justus Liebig University of Gießen, 35392, Gießen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ullmann, TobiasJulius-Maximilians-UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:GIScience and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:62
DOI:10.1080/15481603.2025.2476248
Seitenbereich:Seiten 1-19
Verlag:Taylor & Francis
ISSN:1548-1603
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Agriculture; phenology; Africa; earth observation; agroecological practice; remote sensing
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
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DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
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Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Leitungsbereich DFD
Hinterlegt von: Schöpfer, Dr. Elisabeth
Hinterlegt am:01 Sep 2025 09:51
Letzte Änderung:01 Sep 2025 09:51

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