针对有害生物和病媒昆虫的公共卫生杀虫剂在不同生态区域中的效果并不一致。本文介绍了一套利用圈养病媒昆虫作为杀虫剂效果监测哨兵的技术体系，以生成电子地图，支持在多种环境中对杀虫剂进行标准化评估。
本文内容
摘要
摘要
针对蚊虫、白蛉及孳生于污物的蝇类等滋扰性及病媒昆虫的公共卫生杀虫剂，其效果在不同生态区域之间并不一致。为了更好地保护人类与动物健康免受这些昆虫侵害，有必要研究杀虫剂的环境限制因素，以指导选择最合适的杀虫剂剂型和施用技术。我们已建立一项研究计划，旨在评估多种杀虫剂、杀虫剂施用设备及施用技术在炎热干旱沙漠、湿热热带、暖温带与寒温带以及城市环境中的组合效果，从而制定针对特定目标昆虫和环境的杀虫剂使用指南。为此，我们设计了一套标准化的实验方案体系，以支持在多种环境中高效、经济、便携且标准化地评估各类杀虫剂和设备。该方案的核心是在自然生境中战略性布设一系列小型笼具，其中放置人工饲养的哨兵蚊虫（成虫和幼虫）及白蛉（成虫），暴露于杀虫剂喷雾中。通过测定哨兵笼中昆虫的死亡率，获取杀虫剂效果的空间与时间分布模式，并利用地理信息系统进行制图与可视化。哨兵昆虫死亡率数据图可进行统计学比较，以评估同一种杀虫剂在不同环境下的相对效力，或比较多种杀虫剂在同一环境中的表现。该方案可根据不同应用场景进行调整，例如在树冠生境中改变哨兵笼的垂直方向，或同时测试地面与空中施药方法。
引言
针对蚊子、沙蝇和孳生于污物中的蝇类等滋扰性及病媒昆虫的公共卫生杀虫剂，其效果在沙漠、热带、温带或城市等不同生态区域中并不一致1。这三类昆虫中的某些关键物种是导致人类、宠物和家畜重大疾病的寄生虫、病毒、丝虫和细菌的重要传播媒介。为了最大程度地保护公共卫生和动物健康，必须研究杀虫剂在不同环境条件下的局限性，以指导选择最合适的杀虫剂剂型和应用技术。美国环境保护署并不要求公共卫生杀虫剂生产商明确说明其产品在不同环境或针对不同目标昆虫中的预期效果，然而这些杀虫剂仍被广泛用于美国及全球多个生态区域的蚊虫及其他病媒生物的防控。
我们已建立一项研究计划，旨在炎热干旱的沙漠、炎热潮湿的热带、温暖和寒冷的温带以及城市地区，评估多种杀虫剂及其施用设备与技术的组合，以制定针对特定目标昆虫和环境的杀虫剂使用指南1。在该计划中，我们评估用于蚊虫和白蛉成虫阶段（成虫杀虫剂）以及蚊虫幼虫阶段（幼虫杀虫剂）的杀虫剂，所用施药设备包括手持式、车载式或机载式，以及固定安装的设备。随后，评估四种主要的室外杀虫剂施用技术：（1）超低容量（ULV）或热雾气溶胶空间喷雾，用于快速击倒目标昆虫的成虫杀虫剂；（2）第一种技术的变体，即使用超低容量（ULV）或热雾方式施用液体幼虫杀虫剂，以实现对目标昆虫幼虫阶段的短期或长期抑制；（3）从固定位置定时喷雾，旨在驱避或杀死目标昆虫；（4）低容量（LV）冷雾喷雾，施用持效性杀虫剂，以在多种天然或人工基质表面形成持久的毒性或驱避涂层。本文详细介绍了上述技术（1）和（2）的实施方法。技术（3）的方法将在其他研究中单独介绍，而技术（4）已在早期出版物中简要描述2,3,4。
为完成这一复杂的科研项目，我们设计了一套实验方案，旨在支持在多种环境条件下，针对不同杀虫剂与设备组合，对气溶胶成蚊杀灭和幼蚊杀灭技术进行高效、经济、便携且可重复/标准化的评估。该方案的核心是利用实验室饲养的哨兵蚊虫（成虫和幼虫）以及白蛉（成虫），以指示杀虫剂在空间和时间上的效果分布。在实施成蚊杀灭处理时，将哨兵成蚊或白蛉置于小型、一次性、可丢弃的笼中，并按结构化阵列分布于目标处理区域及未处理的对照区域。在实施幼蚊杀灭处理时，同样以小型、一次性、可丢弃的容器按阵列分布，用于收集喷洒的杀幼剂液滴，随后加入水及实验室饲养的哨兵蚊幼虫。喷洒后，在预定时间间隔内记录哨兵笼中的死亡率，或哨兵杯中成虫的发育抑制率，并利用这些数据在地理信息系统（GIS）中生成杀灭效果的空间与时间分布电子图，从而可在不同环境之间进行定量比较。
利用人工饲养昆虫的哨兵笼在田间评估杀虫剂效果是一种长期确立的方法5,6，而使用空的塑料哨兵杯收集喷洒的幼虫杀灭剂在文献中也逐渐出现7。然而，我们将效果数据进行电子化制图以可视化死亡率在空间和时间上的分布模式，这一创新显著改进了以往仅以平面表格形式呈现的死亡率分析。此外，本文所述的高通量笼具装载系统以及可适应多种场景的模块化笼具部署系统，均为本项目所独有。其他研究项目在田间杀虫剂施用效果评估方面采用不同的方法。目前常用的技术包括在田间利用旋转的玻璃载片8或丙烯酸棒9捕获并分析带有染料标记的杀虫剂雾滴，该方法历史悠久，所获得的数据也可进行电子制图与可视化。
一个缺点是，来自采集介质的液滴大小和密度测量仅基于总采集表面的一小部分进行估算，且通过软件辅助显微镜观察视野，而这些观察结果往往具有高度主观性。此外，液滴分布和密度图并不能充分说明杀虫剂的效果，因为其前提是：达到一定数量和特定尺寸的液滴存在即可自动表明靶标昆虫死亡。这一假设未考虑液滴在靶标区域蒸发产生的物质也可能导致昆虫死亡10，也未考虑较少数量的液滴或其他尺寸的液滴可能杀死部分靶标个体。最初的理论依据10,11,12认为，气溶胶杀虫剂的设计目的是使微小液滴撞击正在飞行的靶标昆虫。然而，我们在田间的观察发现，即使在靶标昆虫未主动飞行时喷洒，其自然种群数量仍会下降，这表明液滴或其蒸发产物能够到达那些未飞行但藏匿于静息庇护所中的靶标个体（2011年未发表数据）。此外，我们在一次田间喷雾应用的分析中发现（通过同步采集液滴、杀虫剂有效成分及使用哨兵笼），液滴分布图、有效成分分布图与死亡率图并不一致（2010年未发表数据）。
评估农药药效的另一种常用方法是在平坦、刈割整齐且无遮挡物的均质田地中，以网格形式布设哨兵笼，并在接近理想的气象条件下进行，以确保农药烟雾不受干扰。例如， 稳定的风力 <10 英里/小时，且风向垂直于喷雾线）。尽管如此，仍有一些研究通过在风洞中放置指示物来测量其效果14这些方法仅从一个角度反映了农药的效力，但在非理想的田间条件下（如存在阻碍农药扩散的异质性生境，或气象条件多变甚至欠佳时），较难实现实际操作中的有效防控。追求绝对效力的证据并不现实。实际操作环境很少处于理想状态，若仅依据风洞试验或在人工设计的园区中直接施用测试来选择剂型，可能会产生误导。
在我们的研究中，我们采用自然野外环境及既定的气象条件（但不包括超出任何运行程序允许范围的降雨或极端大风天气）。尽管存在不利的环境条件、生境异质性以及阻碍杀虫剂扩散的障碍物，若仍能观察到某种杀虫剂配方具有合理的有效性，则该结果对于实际的媒介控制操作更具参考价值。在条件允许的情况下，建议在处理区和对照区补充开展目标昆虫自然种群在施药前后的监测工作，以此作为受控暴露与实际暴露于目标杀虫剂之间的桥梁。然而，对自然种群的监测不足以确定杀虫剂施用是否导致了目标种群的死亡，也无法判断目标昆虫在感知到即将到达的杀虫剂气溶胶后是否实际离开了目标区域。
尽管在田间评估农药喷雾效果时存在各种注意事项，但将死亡率数据以电子地图形式呈现在地理信息系统（GIS）中（而非以表格形式平铺展示死亡率数据），能够保留可进行严格试验间比较的定量属性，同时也为快速直观评估提供了手段。当数据被采集到GIS中后，研究人员可设定农药药效的阈值，直观展示特定农药在多种环境下的相对效果，也可比较多种农药在单一环境中、配合不同施用设备和技术时的效果差异。
方案
注意：本方案专门针对成蚊的野外试验编写。有关针对幼蚊、其他成虫哨兵昆虫种类以及特殊场景所需修改的信息包含在讨论部分中。
1. 指示昆虫的饲养及指示笼制备
- 构建成年媒介监测笼
- 根据田间试验所需的处理区和对照区以及计划的重复次数，确定所需监测笼的总数，再额外增加5%以弥补因损坏或异常死亡造成的损失（参见步骤2.1）。使用滚轮切割刀、直尺和切割垫板，将大块纱网布料裁剪成5英寸×5英寸的纱网方块（每个监测笼使用2块）。将纱网方块以每50块为一批，存放于1夸脱可密封塑料袋中。
- 通过小心地将新购的½品脱纸质冰淇淋杯底部的扁平纸板圆片推出，制备监测笼主体，形成两端开口、尺寸为2英寸×3英寸的圆筒。对每个杯子，另取两个杯盖并移除其中的纸板圆片，制成两端开口的环状边框（圆筒每端各用一个）。将一块纱网方块覆盖在圆筒一端，并用边框紧密套合固定，使纱网被夹紧在边框与圆筒之间。
- 为每个监测笼，将一条钩环式扎带固定在橡皮筋上，并将橡皮筋套在已安装好的边框上。将监测笼以每50个为一批装袋，另用独立塑料袋分别存放50个边框和50块纱网方块。
注意：纱网的孔径应为能够容纳特定监测物种的最小孔径。例如，埃及伊蚊（Aedes aegypti）所需的纱网孔径应小于致倦库蚊（Culex quinquefasciatus）所需的孔径。
图1：哨兵笼的制备。 （A）图中显示两名工作人员正在将麻醉后的蚊子放置到哨兵笼中，蚊子被平铺在一张大的白纸上。请注意前景中已准备好的薄纱网片堆叠在一起，即将被覆盖在待用的开放哨兵笼上。（B）图中显示多个已装入蚊子的哨兵笼，正等待放入10%蔗糖棉球并重新固定橡皮筋。（C）图中显示哨兵笼已放置于冷藏箱中，准备运往野外部署。 请点击此处查看该图的放大版本。
- 安排与培育群体昆虫
- 选择哨兵昆虫时，应根据试验实施地点的环境、季节和医学威胁程度，选取最适宜的物种。需考虑该物种的繁殖能力和发育至成虫所需时间；例如，需评估种群能否在规定时间内提供足够数量的个体，以满足所需哨兵笼的数量。
- 在所有饲养过程中，应确保种群饲养笼置于受控环境中，且笼具大小足以容纳计划数量的成虫，同时需建立并严格执行喂养和清洁规程，以减少后期因应激导致的死亡率，避免对田间药效试验结果造成干扰。对于大规模的田间试验，应计划在分别标记清晰的种群饲养笼中连续饲养多个批次。
- 仅使用雌性蚊子放入哨兵笼中，最好选择羽化后3-5天的个体。蚊子蛹可在解剖显微镜下按性别区分，或使用玻璃蛹分离器进行物理分离，以减少在装载哨兵笼步骤中对成虫进行分选的工作量。
注意：一个蚊群必须能够提供计划用于哨兵笼中蚊子数量的两倍，因为只有雌蚊被用作哨兵蚊。每个哨兵笼使用10只成年雌蚊，此数量便于快速装载、快速计数死亡率，并易于判断是否有蚊子逃逸。必须根据拟定的喷雾日期倒推规划，以确保有3至5日龄的成年蚊可用。然而，3至5天的窗口期可在因天气原因导致喷雾延迟时提供一定的缓冲余地。
- 装载哨兵笼
- 制备 CO2 用棉球铺满一个新的½加仑塑料食品储存容器底部，制成一个密闭空间。将一段6英尺长、直径¼英寸的聚氨酯管的一端通过容器侧壁下方打的一个紧密小孔插入棉球中。将一个20磅的CO₂气罐2 将带有调节阀的气瓶连接至管子的另一端，并将容器盖轻轻放在容器上，以便气体在穿过棉球并流经容器后能够逸出。用胶带将管子固定在桌面上，防止轻质容器被拉倒或碰落至地面。根据所用物种设定合适的气体流速（起始流速约为 7 L/min，根据需要进行调整）。
- 在新的½加仑塑料食品容器中配制10%蔗糖溶液，浸入100个棉球使其充分饱和。根据步骤1.1准备哨兵小鼠笼具，按空间允许以25或50只为一批次摆放，同时将纱网方块和松散的金属圈放置在附近备用。
- 使用机械吸蚊器从种群笼中移除蚊子，该吸蚊器可将蚊子直接导入可拆卸的通风收集管中。每管吸入的蚊子数量不应超过约10只，且填充的收集管数量不应超过10分钟内可处理的数量，以减少蚊子应激。每次将2至4根收集管放入CO₂麻醉装置中2 将蚊子放入密闭容器中，并设置计时器，使其暴露于麻醉环境4分钟，以便后续进行性别分离并转移至监测笼中。
- 计时器响起后，从 CO2 将麻醉的蚊虫从管中轻轻倒出，均匀分散在一张干净的白色11.5 × 17英寸纸张上。设置计时器为4分钟，此为蚊虫重新恢复活动能力所需的大概时间。使用手持吸虫器15,16 或使用软头昆虫镊子挑出20只成年雌蚊为一批，立即放入已准备好的开放式监测笼中。待所有雌蚊从麻醉群体中挑出后，使用另一台机械吸蚊器收集剩余的雄蚊，并通过冷冻将其销毁。
- 每当一个待用的开放式哨兵笼接收到一批20只成年雌性蚊子时，用一块网眼纱布覆盖笼筒的开口顶端，并用金属圈固定，向下按压完成哨兵笼的组装。纱布就位后，将橡皮筋翻转，使其横跨哨兵笼两端的纱网，钩环式扎带则紧贴笼筒侧面放置。在即将进行操作前，将浸有10%蔗糖溶液的棉球挤去大部分液体，使其保持湿润但不滴液的状态，然后轻轻将棉球塞入哨兵笼一侧橡皮筋下方、紧贴纱网的位置，确保蚊子能够容易接触。
- 重复步骤 1.3.3–1.3.5，直至所有哨兵鼠笼均装载完毕。
注意：笼具装载程序应至少包括两名人员：一人负责所有蚊虫操作步骤，另一人负责所有笼具操作步骤。
- 装载哨兵笼冷却器
- 为每45-50个哨兵笼（根据冷藏箱的品牌/尺寸而定）准备一个48夸脱的保温野餐冷藏箱，在箱底放置一条18英寸×24英寸的湿棉毛巾，并在其上覆盖一个13加仑的高身厨房垃圾袋。棉毛巾应拧至饱和但不滴水的状态。将13加仑垃圾袋折叠并铺好，使其完全覆盖冷藏箱底部，并在四周至少向上延伸3英寸。
- 将哨兵笼小心地分层叠放于冷藏箱中，棉球端朝上。根据冷藏箱型号的不同，每层可放置约10–12个笼子，共放置4–5层。若条件允许，各层之间应略微错开，使上方的笼子不完全覆盖下方的笼子，以促进空气流通。在最上层覆盖第二个13加仑垃圾袋（折叠方式与底部垃圾袋相同），并在该袋上方铺上第二条湿润毛巾。
- 使用胶带将一块折叠的纸板固定在冷藏箱上唇的前角处，使箱盖撑开约3/8英寸，以促进空气交换并防止过热。每个冷藏箱内应放置一个1夸脱的可密封塑料袋，内含10个浸泡在10%蔗糖溶液中的备用棉球，另备一个独立袋子，内含5个备用橡胶圈和5个尼龙搭扣电缆扎带（这些组件在野外部署期间偶尔会从哨兵笼中丢失）。在实验室和野外使用冷藏箱的整个过程中，根据需要使用滴管和储存在坚固容器中的10%蔗糖溶液，及时补充各笼中棉球上的蔗糖溶液。
注意：使用此方法时，可将典型的群体蚊虫装入监测笼中，并在4°C冷藏箱内保存24–28小时，之后用于田间试验。
- 将哨兵笼冷却器运送至野外现场
- 运输至野外现场时，将哨兵动物箱的冷藏箱置于有空调的车辆中，并避免阳光直射。在温带温和至温暖气候的野外现场，可将冷藏箱在室外叠放以适应环境，或放置于开启空调的车辆内；但无论哪种情况，均需避免冷藏箱暴露于阳光直射下。注意观察室外任何可能影响冷藏箱内哨兵动物的环境条件（例如，车辆尾气，垃圾焚烧， 等等。)
- 在极端高温环境中，应将冷藏箱放置在开启空调且避离直射阳光的车辆内；但在部署至处理区域前，需逐步使哨兵动物适应室外环境，以避免因休克导致死亡。在所有环境中，建议先测试一到两个装有哨兵笼的冷藏箱，以确定其在室外可放置的时间长度，或评估其适应当地室外环境的速度。
2. 野外场地的准备
- 建立哨点网格与对照区域
- 选择一个研究区域，该区域需为计划采用的农药施用方式（空中、车载或便携式）提供足够的扩散空间，确保喷洒设备移动路径畅通，并远离人类居住区或活动区域。若可能，应包含多种植被密度和生境总体异质性，以检验喷雾穿透能力。
- 设计一个用于放置哨兵笼的网格位置，以涵盖距离喷雾器远近、沿喷雾线位置、植被或障碍物对喷雾穿透的影响，以及离地面高度等方面的变异。使用300英尺卷尺在喷雾器周围及沿喷雾线标记便于测量的间隔，例如以25英尺的倍数作为间隔。
- 通过在卫星图像打印件上标记哨兵笼位置的清晰编号代码，绘制网格地图，并分发给野外团队。在可能的情况下，获取每个笼子位置的GPS坐标，或至少获取可用作注册点的显著地物坐标，以便后续在地理信息系统（GIS）中构建空间一致的地图。
- 用标记带、荧光棒和/或别针旗在地面上标出哨位笼网格的位置。农药喷洒通常在黄昏或夜间进行：应尽量为所有哨位点清理出清晰的行走路径，并额外使用标记带和/或荧光棒标示可能绊倒的危险区域或其他重要障碍物。
- 根据网格设计将监测笼安装杆插入地面，并使用永久性标记笔为每根杆标注代表其唯一位置的代码。每根杆应至少有48英寸露出地面。如果栖息地本身未提供影响农药喷雾扩散的植被或障碍物，可考虑放置1英尺高的障碍物3 将纸箱侧放，顶部敞开，置于每个哨兵笼杆旁，以在模拟庇护所内提供额外的哨兵位置。可通过在纸箱一个或多个侧面钻出½英寸孔洞来调节箱内气流，纸箱应使用永久性记号笔标注唯一的位点编码。
- 如果存在蚂蚁攻击哨兵蚊的风险，可将哨兵蚊笼的安装杆穿过一块18英寸×18英寸粘性地垫中心钻出的紧密孔洞，粘面朝上，以在蚂蚁接近哨兵蚊前将其粘住。1英尺3 步骤2.1.5中的盒子也可放置在这些瓦片的黏性面上，以阻止蚂蚁爬入，同时在有风条件下固定盒子位置。
- 建立一个上风向对照区域（其生境和气象条件与处理区域相似），用于布设未处理的对照哨兵笼，哨兵笼暴露于环境中，安装在杆上和/或1英尺3 处理区内的哨兵鼠在相同时间内使用相同的盒子。应指定专门的人员团队，并使用独立的冷藏箱运送对照哨兵鼠，负责所有对照哨兵鼠的处理工作。
- 在资源允许的情况下，在处理区域、处理区域周边以及对照区域内合理布设适当的诱蚊装置，以监测与1.2.1节所选物种最接近的本地自然蚊种种群。根据蚊种特性，在喷雾试验开始前的1个或多个12–24小时时间段内，开展白天或过夜监测。监测工作应持续贯穿整个喷雾试验过程，并在喷雾试验结束后继续进行1个或多个时间段的监测。
图 2：使用哨兵笼杆准备野外场地。 哨兵笼杆在两种环境中的分布情况：（A）干旱炎热地区中的灌溉热带微生境，以及（B）炎热干旱沙漠。在（A）中展示了三种类型的哨兵装置：左侧的“梯子”是由悬挂在PVC管之间的棉带组成，用于在不同离地高度上捕获农药；中间的杆用于悬挂哨兵蚊笼；右侧的杆支撑一个旋转载玻片采集器，用于捕获农药雾滴。在（B）中也有类似的棉带用于捕获农药，但需注意前景中装置的右侧支撑杆同时兼作哨兵笼杆（哨兵笼安装在距顶端约三分之一处）；相比之下，背景中的装置被放置在植被内部，使棉带和哨兵笼（以黄色箭头指示）均受到植被遮蔽。背景中的飞机正在进行超低容量（ULV）农药喷洒。请点击此处查看该图的放大版本。
- 践行安全
- 在喷雾团队、处理区哨兵动物处理团队与控制区哨兵动物处理团队之间建立沟通系统， 等等。，通过手机（语音/文字）或手持无线电设备。
- 为所有人员提供与其职责、农药剂型及施用设备相适应的个人防护装备（PPE）。
- 建立一个配备次级围堵设施的农药储存、混配/加注区域，并配备应急设备，例如用于热雾应用的铲子和/或灭火器、用于控制泄漏或滴漏的毛巾、废物容器、清水、急救用品以及便携式洗眼站。重要的是，须制定针对泄漏或人员化学品暴露情况的应急处理规程。
- 标记喷洒线并记录气象数据
- 对于地面喷洒或人工背负式喷洒作业，需确保喷雾管线畅通，并识别障碍物，使用警示带、定位旗和/或荧光棒进行清晰标记。对于航空喷洒作业，须与空中交通管制部门做好所有必要的协调安排。
- 喷雾线的基本长度应与网格尺寸相匹配；但喷雾的起始点和终止点应明显早于和晚于网格位置。在喷雾线基本长度的起始和结束位置各增加约10%的长度，以弥补风向不可避免的偏移和不均匀性，从而提高整个网格被充分暴露的可能性（参见代表性结果）。
- 尽可能预判主要风向变化，设置备用喷雾线路，并设计指示植物网格，使其在两个喷雾方向上均能提供有效信息。当风速突然增强或风向突变时，喷雾操作人员应准备暂时停止喷雾，以避免造成安全隐患。在条件适宜时可恢复喷雾作业，只要对照样本在环境中保持相似的延长暴露时间，试验仍可获得可用的药效数据。
- 在喷洒区域和对照区域分别设置至少一个配备数据记录仪的气象站，用于测量温度、相对湿度、风速和风向。同时，在备用哨兵笼的立杆上设置一条简易风向指示带（约0.6至0.9米长的亮色警示胶带），确保喷洒操作人员和野外团队能够清楚观察，以提高对现场环境条件的整体感知。对于航空喷洒作业，飞机应具备在释放高度报告气象数据的能力。
注意：应与大学、公共卫生机构、蚊虫及病媒控制区或其他熟悉拟进行田间试验区域的机构合作，以便依托现有与土地所有者或土地管理者的合作关系，推动研究项目的建立与发展。现有合作关系有助于保障试验场地安全、实现长期使用，并在某些情况下获得公众对项目的认可与支持。采用结构化网格布局后，当地合作者可便捷地建立自身的编号或标记系统，用于哨兵笼的快速、可重复部署、回收及死亡率检查。一旦网格、喷洒路线和气象设备设置完毕，相关材料可保留在原位（例如，过夜至合适喷洒时间，或因天气原因暂停时）。
注意：纸板箱在雨天受潮后可能发生变形，强风可能移动沉重的粘性地砖。
3. 部署哨兵笼
- 提前确定网格中每个哨位点哨兵笼的安装位置，例如笼子在支架杆上的高度（包括多高度设置，如一个置于杆底部，另一个置于杆顶部），或笼子是否放置在距地面1英尺处3 盒子
- 分配两人组成的哨兵笼布设小组：一人负责携带冷藏箱，另一人根据需要取出哨兵笼。或者，可根据环境和网格大小，指派单人携带并放置多个笼子。在穿越网格过程中，应始终多准备额外的哨兵笼，以防笼子掉落、被踩踏、网纱破损或丢失。
- 根据步骤 3.1 所述的定位方案，使用钩环式扎带将监测笼固定在杆子上，并确保带有 10% 蔗糖溶液的棉球仍在橡皮筋下方原位。将笼子侧放于 1 ft3 将笼子放置在杆子上时，确保两侧纱网末端均垂直于地面。笼子在杆子上的朝向可预先指定；例如，使纱网侧面与计划喷洒方向和预期风向一致。在炎热的沙漠环境中，应调整笼子在杆子上的角度，使昆虫避免暴露于直射阳光下，并可移动至笼体圆柱侧面所形成的阴影区域。
- 在处理组和对照组区域，使用永久性标记笔为每个哨兵笼清晰标注两个信息：（1）杆或箱的唯一位置代码，用于后续在地理信息系统（GIS）中进行定位映射；（2）喷雾前死亡数量，用于后续校正因喷雾引起的死亡率或因环境暴露导致的死亡率。例如，若喷雾前无死亡个体，标注为“pre-0”；若有2个标本死亡，则标注为“pre-2”。 等等。
图3：室内外哨兵笼的放置位置。 极点放置示例及1 ft3 （A）室内模拟农村住宅环境，（B）室外模拟社区环境，以及（C）炎热干旱地区枣椰林中的放置箱体。图中还显示了（A）中箱体下方及暴露放置的哨兵笼下方的粘性板，以及（B）中穿过箱体旁粘性板并将哨兵笼支杆固定的销钉，以防止蚂蚁进入哨兵笼。在（A）中箱体左侧，带竖直PVC支架的胶合板方块为旋转滑片架的支撑装置；类似装置可用于支撑哨兵笼支杆，以便将哨兵样本置于不同高度。图（B）中哨兵笼支杆和箱体左侧的支架上还展示了带有载玻片的旋转滑片架。（C）中展示了高低双层布置的两个哨兵笼，用于研究农药在不同高度的迁移情况。前景中可略微看到已打开的哨兵笼冷藏箱的顶部。 请点击此处以查看此图的放大版本。
注意：根据网格的大小，应确保有足够人员在适当的时间内布放所有笼具，以尽量减少环境因素对哨兵动物死亡率的影响。可能需要使用空笼进行预演，以确定人员是否充足。由于每人设置的笼具数量有限，哨兵笼具暴露于环境的时间不可避免地会存在一定差异。在非常大的哨兵网格中（例如， 对于某些空中施药应用，需计划协调多支团队使用多辆交通工具，在合理的时间范围内放置哨兵蚊笼。哨兵蚊笼中的蚊虫种群不可避免地会出现部分死亡，因此必须在将蚊笼从冷藏箱中取出暴露于环境之前以及施用农药之前，通过仔细标记蚊笼来记录这一情况。
4. 进行农药施用
- 指定一名计时员，使用秒表、时钟或带有时间/日期戳的数字录像设备记录施药喷洒持续时间（开始/结束时间）及滞留时间。计时员还可同时兼任记录员，负责记录多个关键变量，包括指示生物笼部署完成的时间、飞行/驾驶/步行速度、施药设备流量、农药浓度及稀释剂、喷洒时间、滞留时间、指示生物笼回收完成的时间，以及生境的一般性观察记录。
- 按照制造商指南准备农药施用设备，并装载农药（必要时包括稀释剂），使用足以覆盖目标区域的最小药量，另加预先确定的额外药量，以补偿喷洒管线体积和农药储罐残余量，防止喷洒过程中发生气蚀。施药速率不得超过农药标签上规定的限值，且不得使用未经美国环境保护署（EPA）批准的农药，除非已获得针对田间试验地点的特定实验用途许可。
- 设定足够的喷洒后滞留时间，以确保农药喷雾羽流在回收指示生物笼之前能够充分扩散至整个指示生物笼网格区域。滞留时间应综合考虑生境/植被密度、气象条件（特别是极端高温或风速）、施药设备类型、施药方式（空中、地面车辆或手持）、靶标昆虫以及农药剂型等因素，并可能需要通过初步试验来优化确定。
- 在指示生物笼完成标记并部署于处理区和对照区，且所有关键人员均已确认就绪后，由喷洒操作员最终检查风速和风向，并根据需要从指定喷洒线或备用喷洒线启动空中、地面或手持式喷雾设备进行农药施用。根据施药设备的流量和农药标签规定的施用速率，设定相应的飞行、驾驶或步行速度。
- 喷洒施药完成后，计时员应立即标记滞留时间的起始点，并在滞留时间结束前1-2分钟通知所有人员，以便人员及时就位并准备回收指示生物笼。
注意：除遵守农药标签上规定的所有安全预防措施外，还应遵循标准农药施用人员最佳操作规范。农药施用应由持证农药施用人员执行，如有可能，应具备公共卫生类农药施用的额外认证。施药前，确保所有人员均处于施药区域的上风向，或在必须位于目标区域内时，乘坐空调设置为内循环模式的车辆，和/或穿戴适当的个人防护装备（PPE）。确保所有指示生物笼冷藏箱已关闭，并且停放在施药区域上风向的封闭车辆内空调处于内循环模式。
图4：在温暖干旱的赤道地区，车载热雾机对网格区域进行喷雾。 一辆装载超低容量喷雾器的卡车沿喷洒路线行驶，向开阔田地中的网格状哨兵笼释放农药喷雾（A）。类似于 图2每个哨位均配备第二根支柱，用于支撑一条棉带，以收集农药液滴，供后续使用气相色谱/质谱法分析。哨位笼具的特写照片：（B）喷洒前温暖带环境中的情况；（C）喷洒后炎热干旱环境中的情况. 请点击此处以查看此图的放大版本。
5. 收集哨兵鼠笼并记录死亡率数据
- 在持效时间结束后，使用相同的哨兵笼组在整个网格中收集笼子。所有操作喷洒后笼子的人员都应佩戴一次性丁腈手套，以尽量减少与杀虫剂的人体接触。应尽快将喷洒后的笼子放回哨兵笼冷藏箱的保护环境中，并在阴凉的车辆中避光存放，随后尽快送回实验室进行处理。
- 在处理区和对照区，收集每个哨兵笼时，必须使用永久性记号笔记录喷洒后的死亡率。喷洒后死亡数应包括笼内所有死亡的蚊虫，该数字应紧邻“喷洒前”计数记录，并用圆圈清晰标出，以便与暴露前死亡数区分。之后，将用喷洒后计数减去喷洒前计数，以获得因暴露于杀虫剂（处理区）或环境（对照区）导致的实际死亡数。切勿在匆忙收集哨兵笼时于现场进行此类计算。
- 应尽量在喷洒后6小时内将哨兵笼送回实验室工作区，以便记录6小时死亡数。在实验室中，将所有笼子转移至塑料托盘中，丢弃所有橡皮筋、魔术贴扎带和棉球。每个托盘大约放置20个哨兵笼，网纱面应与地面平行。为所有笼子更换新的10%蔗糖溶液浸湿的棉球，并用新的湿润棉布覆盖每个托盘，棉布应与哨兵笼冷藏箱中使用的类似。使用½英寸PVC管作为间隔物，将托盘堆叠在实验台或培养箱中。来自处理区的笼子托盘应与对照区托盘明显分开存放，或置于不同的培养箱中。
- 此时，在进行6小时死亡计数的同时，将每个笼子的喷洒前和喷洒后死亡数据转录至数据记录表：一名佩戴一次性丁腈手套的人员应逐个从托盘中取出哨兵笼，依次报出1）唯一的定位编码、2）从笼体上读取的喷洒前计数和即时喷洒后计数，以及3）当前直接观察到的6小时计数。另一名人员应在预先准备好的记录表上记录这些数据，表格中每行对应试验中的一个唯一位置编码（表1）。在喷洒后12小时和24小时重复此过程，两次计数之间将托盘存放于稳定环境中。
- 完成24小时死亡计数后，将所有哨兵笼托盘冷冻，以杀死所有标本，然后对每个笼子进行最终计数，以获得用于计算死亡率百分比的准确分母。若发现某个笼子中缺少标本，应直接检查其下方托盘位置，标本可能已干化并掉落。所有哨兵笼、棉布和塑料垃圾袋内衬应装入密封垃圾袋后按普通垃圾处理，并用肥皂水彻底清洗所有冷藏箱和托盘，随后在阳光下晾干。
注：幼虫托盘间隔物可方便地由PVC管材制成，两端切出凹槽以防止其从托盘上滚落。间隔物可用于堆叠幼虫托盘，以节省车辆、培养箱或实验台的空间。在某些野外现场，可能无法在6小时内返回实验室；在此情况下，应按照上述方案和材料在野外将笼子从冷藏箱转移至托盘，并小心堆放在空调车内。在喷洒后持效期结束时立即记录各笼死亡数，并在喷洒后约6小时、12小时和24小时进行记录，可提供关于杀虫剂击倒效应（短期）与长期效应的信息。
图5：喷雾后哨兵笼的处理。 在喷雾后6小时进行死亡率检查时，将哨兵笼转移至堆叠托盘中的两种场景：（A）在偏远野外试验点附近的酒店房间内；（B）从较远的野外试验点返回实验室途中，停靠在方便的停车场内。请注意（A）插图照片中的PVC间隔件，主图中托盘内笼子上覆盖的湿润毛巾，以及（B）插图照片中一个哨兵笼上直接标注的独特位置代码，以及圈出的喷雾前和喷雾后死亡情况。 请点击此处查看该图的放大版本。
6. 死亡率数据的处理、分析与制图
- 将所有手工记录的死亡率数据从表格中录入电子表格，并计算喷洒后4小时、6小时、12小时和24小时的死亡率（均校正喷洒前死亡率）。
- 使用Abbott校正法，在另外新增的4列中对所有处理区域的死亡率数据进行对照死亡率校正17：针对每次记录死亡率的时间段，计算所有对照哨兵动物的平均对照死亡率（即， 喷洒后6小时、12小时和24小时（均已校正喷洒前死亡率），并利用该均值对每个处理区域指示蚊虫笼在相应时间段的死亡率进行Abbott校正。可接受的对照组死亡率阈值可根据所用指示蚊虫的种类任意确定，但不应超过25%18.
- 在地理信息系统地图中，使用步骤 2.1.3 收集的 GPS 数据标注所有唯一的哨位笼位置，并在这些位置的属性表中创建 4 列，用于记录 4 个死亡率时间段的 Abbott 校正死亡率。针对处理区域内所有唯一哨位点，对这 4 个死亡率时间段分别生成死亡率插值覆盖图。将这些插值覆盖图添加到地图中，并使用从蓝色（低值）到红色（高值）的拉伸色带进行可视化渲染。
- 使用底图卫星图像增强处理区域地图，并添加哨兵笼位置（区分处理组与对照组哨兵笼）、喷洒路线、行驶方向、比例尺、指北针、插值死亡率颜色梯度图例、符号图例，以及包含日期、生境类型、所用农药及稀释剂、施用设备和靶标物种的详细标题。为每个死亡率时间段的表面导出一张地图图像。
- 添加气象信息作为插图，并单独提供风向玫瑰图（极坐标图），以显示喷洒期间的主导风向、风速及变化情况。对于航空喷洒应用，还需提供施放高度处的独立气象数据。
- 将各陷阱每晚捕获的每个物种雌性个体数量作为指标，绘制局部自然种群监测数据图表。按地点（处理区附近、处理区内和对照区内）和时间段（喷洒试验前、期间及之后）分别生成一系列图表，并作为插图单独置于主GIS地图中，以展示农药施用对施用区内、邻近区域及远离施用区的自然种群随时间的影响。
结果
以下是两项未发表的实地研究的代表性结果，这些研究包含了上述方法的核心内容。在这些研究中，探讨了成虫杀虫剂对哨点病媒昆虫杀灭效果的两个方面。
第一项研究（未发表数据，2010–2012年）探讨了在炎热干旱的沙漠环境中，使用热雾设备施药时，稀释剂是否会影响杀虫剂对蚊虫的防治效果。我们进行了三次独立的施药试验，采用一种可被油或水稀释的增效型氯菊酯成蚊杀虫剂。每次施药均使用安装在卡车上的热雾发生器，分别以水、BVA13矿物油或柴油作为不同的稀释剂。随后，在开阔的干旱地区设置至少20个作为指示用的蚊虫笼网格（图6），并使用便携式气象记录仪记录气象条件。
第二项研究（未发表数据，2011年）评估了在炎热的赤道环境中，使用两种喷雾器（超低容量喷雾器和热雾发生器）同时施用同一种农药制剂对白蛉的相对 efficacy。我们在一个炎热赤道山谷盆地的大片区域内，于低矮草本植物密度不同的生境中，设置了两组相邻的监测白蛉笼网格，每组包含25个笼子，并将笼子固定在杆子上（图7）。气象数据通过放置在两组网格之间的便携式气象记录仪获取。一辆卡车装载超低容量喷雾设备，另一辆卡车装载热雾发生器，两辆卡车同时沿喷洒路线开始作业，均以符合标签规定施药速率及喷雾器给定流量的适宜速度自东向西行进。
在两次野外研究中，喷洒后经过10分钟的持留时间，我们从处理区和对照区同时收集所有哨兵笼，并立即开始记录喷洒后的死亡率。随后对死亡率数据进行编码，根据对照组哨兵个体观察到的背景死亡率进行校正，并录入地理信息系统（GIS）图层，该图层由与处理区网格中哨兵笼位置相对应的地理参考点构成。图6 和 图7）。尽管理想情况下杀虫剂喷洒可在目标区域实现100%的杀灭效果，但杀虫剂可接受有效性的实际阈值是任意设定的。杀虫效果的预期可能随距喷洒装置距离的不同而变化（例如， 设定喷洒线50英尺处死亡率达到95%为阈值，250英尺处死亡率为80%。
两项代表性研究的结果自然呈现出从正面到负面的连续谱，因为颜色梯度代表了0%至100%死亡率的区域（见图6和图7中的颜色梯度）。处理区域的所有死亡率数据均通过未处理对照区域的背景死亡率进行标准化，设定25%的对照死亡率为阈值，超过该阈值的数据将因环境或种群效应对死亡率影响过大而被剔除18。电子制图方法在可视化死亡率数据方面的优势在此显而易见：研究人员（以及后续的读者）可以立即理解目标杀虫剂和稀释剂（图6）或目标杀虫剂喷洒设备（图7）对蚊虫或白蛉的相对效果。将图6与传统上以表格形式呈现的原始死亡率数据（表2）进行比较具有重要价值，后者需要研究者和读者进行更多的内部概念化处理，从而相应增加了出错的可能性。如果电子地图辅以气象数据和卫星影像底图，则还有助于快速评估生境对杀虫剂施用效果的潜在影响。值得注意的是，图7中插图的风向玫瑰图显示风向角度与西区空间死亡率的角度完全一致，表明喷洒车本应更靠东侧开始作业，以便杀虫剂有机会到达所有哨兵笼。如果仅以表格形式分析死亡率数据，可能容易忽略实验设计中的这一缺陷，并因未接触到杀虫剂区域的零死亡率数据而错误地低估该杀虫剂施用设备的整体效能。
根据我们的经验，田间大多数农药施用会在目标区域的哨兵笼中产生梯度式的死亡率，这本身就自动证明了施药操作是有效的。然而，如果在整个处理区域内均观察到零死亡率，且喷洒过程有效（即 观察到喷雾云团经过目标哨兵区域），则可推断该农药在所用剂量下、在该环境条件下、使用该施药设备时对该物种无效。当然，这一推论的前提是农药批次未过期且储存得当。另一方面，某些空中农药施用尤其可能未产生可见或可检测到的喷雾云团影响目标区域，此时整个哨兵组的零死亡率可能意味着喷雾未命中目标区域。建议通过设置一系列额外的哨兵笼来预判这种情况，这些哨兵笼应沿目标影响区域上下风向延伸一定距离（例如，每个方向至少一个喷幅宽度，以50英尺为间隔），以便在喷雾错过目标区域时仍能获得农药沉降的某些迹象。
图6：在高温干旱沙漠条件下针对蚊虫的田间试验中，代表性插值监测笼死亡率数据。 在本系列喷雾试验中，热雾杀虫剂喷雾器、杀虫剂和环境条件保持一致，仅在三次试验中分别改变杀虫剂稀释剂，分别为（A）水、（B）柴油和（C）BVA 13矿物油。请点击此处查看该图的放大版本。
图7：在热带赤道高温条件下针对白蛉开展的田间试验中，代表性插值法哨兵笼死亡率数据。 在本次两组同时进行的喷洒应用中，农药和环境条件保持一致，但两组试验区域使用的喷雾设备不同：西部区域采用热雾喷雾，东部区域采用超低容量（ULV）喷雾。请注意，风向玫瑰图中所示的风向与西部区域白蛉死亡率的空间分布角度完全一致，这表明喷雾车辆本应从更偏东的位置开始作业，以便农药能够有效覆盖所有哨兵笼。请点击此处查看该图的高清版本。
| 项目： | ||||||
| 生态区： | ||||||
| 地点： | ||||||
| 野外地点： | ||||||
| 施用日期： | ||||||
| 喷洒设备： | ||||||
| 农药剂型： | ||||||
| 稀释剂： | ||||||
| 指示昆虫物种： | ||||||
| 指示昆虫的发育阶段： | ||||||
| 死亡率检查 | ||||||
| [直接从指示昆虫笼中复制；田间观察数据] | [从置于托盘中的指示昆虫笼中观察] | |||||
| 指示昆虫笼编号 | 喷洒前死亡数 | 喷洒/保持时间后死亡数 | 喷洒后6小时死亡数 | 喷洒后12小时死亡数 | 喷洒后24小时死亡数 | |
| 处理区 | A1 | |||||
| A2 | ||||||
| A3 | ||||||
| A4 | ||||||
| A5 | ||||||
| B1 | ||||||
| B2 | ||||||
| B3 | ||||||
| B4 | ||||||
| B5 | ||||||
| C1 | ||||||
| C2 | ||||||
| C3 | ||||||
| C4 | ||||||
| C5 | ||||||
| D1 | ||||||
| D2 | ||||||
| D3 | ||||||
| D4 | ||||||
| D5 | ||||||
| E1 | ||||||
| E2 | ||||||
| E3 | ||||||
| E4 | ||||||
| E5 | ||||||
| 对照区 | Control 1 | |||||
| Control 2 | ||||||
| Control 3 | ||||||
| Control 4 | ||||||
| Control 5 | ||||||
| Control 6 | ||||||
| Control 7 | ||||||
| Control 8 | ||||||
| Control 9 | ||||||
| Control 10 | ||||||
表1：样本死亡率数据表。 表格左上角留有填写田间试验基本信息的位置，这对于管理多个田间项目的数据至关重要。表格的主要部分包含喷洒前和喷洒后的死亡率记录（均直接抄录自哨兵笼），以及后续6小时、12小时和24小时的检查数据。该表格上的手写数据将被录入到类似的电子表格中，电子表格额外增加了校正列，用于校正喷洒前已死亡个体对死亡率的影响，并校正对照区中因环境因素导致的死亡对喷洒区死亡率的影响。
| 死亡率百分比（经阿博特校正） | |||
| 监测笼代码 | (A) Aqualuer + 水 | (B) Aqualuer + 柴油 | (C) Aqualuer + BVA13 |
| A1 | 1 | 0.78 | 0.54 |
| A2 | 1 | 1 | 0.05 |
| A3 | 1 | 0.29 | 0 |
| A4 | 1 | 0.04 | 0.03 |
| A5 | 1 | 0.04 | 0 |
| B1 | 1 | 0.79 | 0 |
| B2 | 1 | 0.82 | 0 |
| B3 | 1 | 0.15 | 0 |
| B4 | 1 | 0.21 | 0.15 |
| B5 | 1 | 0 | 0 |
| C1 | 1 | 0.93 | 0 |
| C2 | 1 | 0.71 | 0.01 |
| C3 | 1 | 0.32 | 0 |
| C4 | 1 | 0.26 | 0 |
| C5 | 1 | 0.46 | 0 |
| D1 | 1 | 0.67 | 0 |
| D2 | 0.78 | 0.24 | 0.01 |
| D3 | 0.97 | 0.5 | 0 |
| D4 | 1 | 0.27 | 0.03 |
| D5 | 1 | 0.33 | 0 |
| E1 | 1 | 0.82 | - |
| E2 | 1 | 0.88 | - |
| E3 | 1 | 1 | - |
| E4 | 1 | 0.79 | - |
| E5 | 1 | 0.78 | - |
表2：用于生成图6中插值功效图的基础死亡率数据。需要注意的是，该表格中可包含一定的空间信息；例如，可通过将行和列分别按距喷雾器的距离和沿喷雾线的距离进行划分来实现。然而，若要反映喷洒后即刻、喷洒后4小时以及喷洒后12小时等不同时间点的死亡率动态变化，则需要更复杂的表格或额外的表格。同样，若表格按空间和时间进行划分，则针对试验中使用的每种稀释剂均需单独列出表格，以确保清晰性。
讨论
将经典的哨兵笼方法与插值死亡率数据的电子制图相结合，是一种独特且强大的田间农药评估方法，可支持在多种环境以及不同农药和施用技术配置下进行农药效果的比较研究。尽管基本的哨兵笼方法并非新近提出，但在地理信息系统（GIS）中对哨兵笼死亡率模式进行可视化，是一项有助于深入分析气溶胶农药喷雾流动模式的技术进步。将农药效果的点位测量数据插值生成彩色编码的地图图层，类似于在风洞实验中添加烟雾以可视化汽车周围的气流，相较于用一系列表格报告空间和时间死亡率数据，这是一种显著的改进。
农药喷雾的部分成分肉眼可见，而喷雾中不可见部分的农药液滴可通过玻片或其他介质捕获，此类方法与哨兵笼一样，均为长期建立的标准方案。液滴的挥发性产物及液滴本身可用棉带收集，并通过气相色谱-质谱联用仪进行分析，从而提供有关农药喷雾归趋的更详尽信息。然而，喷雾的实际效果以及目标区域内由农药引起的昆虫死亡空间分布模式（可能包含液滴和挥发性产物两部分作用）只能通过哨兵昆虫进行确切测定。
此外，疗效的时间成分只能通过一系列对哨兵昆虫的死亡率观察来明确测定，这些观察可获取快速击倒效应的量化指标 与 长期对目标物种造成的发病率和死亡率。同样，可通过一系列插值彩色编码地图，清晰直观地展示喷洒后死亡率随时间推移的空间演变过程，这是单纯的表格系列无法向读者有效传达的信息。这些地图序列可循环动画播放，重现喷洒进程及其对哨兵昆虫的影响，从而不仅有助于理解单次试验的药效，更有助于在不同杀虫剂、技术方法、施药设备、靶标昆虫及生态区域之间进行比较分析。
为获得本方法中最高质量的死亡率数据，应对哨兵昆虫从开始到结束的整个操作和观察过程格外谨慎。在农药喷洒前，处理组与对照组区域中的哨兵昆虫暴露于环境的时间和条件应尽可能保持一致。该暴露过程应包括一段适应环境条件的驯化期，以及喷洒后处理组与对照组昆虫一致的持留时间。应在喷洒前、持留时间结束后进行死亡率观察（即， 在取回笼子期间以及喷洒后指定时间段内，应仔细在数据表中记录相关信息。在离开野外前往实验室前，应确保将所有哨兵动物全部收回。在整个实验过程中，对照组和处理组的哨兵笼子必须物理隔离。在各个指定时间点，对照组笼子中背景基线死亡率的可靠观测数据，对于正确校正处理区域中观察到的死亡率至关重要。只有将高质量的死亡率数据输入地理信息系统，才能生成准确、精确、可比较且具有实际意义的药效分布图。
哨兵昆虫法具有天然的灵活性，适用于多种场景——只要能够放置小型笼子，就可以收集死亡率数据。例如，我们已在模拟的城市和农村建筑物内部及周围10、美国军用帐篷内及周边（2017–2018年未发表数据）开展过杀虫剂试验，此外还包括多种沙漠、温带和热带植被环境19,20,21,22 [包括将笼子提升至高达60英尺的松树林冠层，以测量大规模空中施药后的垂直方向死亡率（2011–2017年未发表数据）]。如果地面过于坚硬无法插入哨兵笼支架，或需要将支架放置在混凝土或沥青地面上，可搭建简易支架或使用混凝土块来支撑支架。对于需评估喷洒液态幼虫杀虫剂的场景，可对方案进行修改，在各个哨兵点放置空的塑料一次性1夸脱杯子，用于收集幼虫杀虫剂。之后可在这些杯子中加入水和蚊子幼虫，以评估施药效果7,23,24,25。使用背面带粘性的地砖固定杯子以防被风吹动，并将杯盖放置在附近，以便在喷洒后等待期结束时迅速盖上并回收样品。或者，也可将杯子保留在原位自然暴露，或在受控环境中保持开口状态，以评估残留幼虫杀虫剂处理的持久性。
为研究施药区域内的液滴密度和液滴谱分布，可在哨兵昆虫布设位置附近放置旋转载玻片——但需注意旋转载玻片产生的涡流不应影响农药喷雾流向哨兵昆虫。与绘制死亡率分布图类似，可在哨兵昆虫位置的属性表中增加若干列，用于记录液滴和染料参数，以生成插值覆盖图。需注意，增加液滴采集环节将需要增加田间工作人员数量，例如需专门的团队负责小心采集载玻片，并协助喷雾操作人员添加染料。在配备额外材料和人员团队的情况下，这些方法可合并实施，同步开展使用幼虫和成虫哨兵昆虫、多种施药方式（航空、地面、手持设备）或并行测试不同农药的试验（参见代表性结果）。
尽管主要实验方案是针对蚊子编写的，但我们已成功对白蛉和孳生于污物中的蝇类进行了实地试验，仅对哨兵笼和整体方案进行了少量修改。例如，成年白蛉或孳生蝇类的性别区分并不实际，因此在哨兵笼中使用混合性别的群体，这可以减少种群维持的负担，因为所需个体数量比使用蚊子时更少。对于白蛉，哨兵笼必须使用非常细密的网眼；此外，白蛉无需麻醉，而是通过连接在圆筒侧面开孔处、用胶水固定的一条橡胶切口，直接用吸管将其吸入已完全组装好的笼内。
图8：展示哨点系统灵活性的其他应用场景。 哨点系统在田间评估杀虫剂效果时具有高度灵活性，如将哨点笼悬挂在松树林冠层中，高度间隔可达60英尺（A），以及邻近的开阔区域（B），以评估超低容量（ULV）航空喷雾穿透林冠的能力。哨点系统也可轻松调整，用于研究针对蚊虫幼虫阶段的杀幼虫剂喷雾，通过一次性塑料杯在室内（C）和模拟城市区域的室外（D）收集雾滴。 请点击此处查看此图的放大版本。
功效制图方法具有天然的灵活性，因为它基于插值，而插值是大多数地理信息系统（GIS）程序中的标准过程。26通常，插值法利用已知采样点的数据来估算邻近未采样点的数据。插值技术有多种类型。27 可根据点状死亡数据的空间分布和密度进行选择。我们采用了反距离权重法（IDW），该方法对距离待估未知点较近的已知数据赋予更高的统计权重。该方法野外部分的故障排查重点在于对照哨兵个体的死亡率控制。即， 如果死亡率是 > 对照组死亡率高达25%，且可确定处理未影响对照区域，表明除杀虫剂外环境中的其他因素导致了死亡，这将干扰分析结果；此时试验需重复或转移至另一地点。本方法中地图绘制部分最常见的薄弱环节在于GIS中生成高质量数据表，因此必须仔细粘贴数据，确保正确的数据与相应的点位（读码框）对齐，并为每个死亡时间区间、杀虫剂种类及施药设备正确标注列名。 等等。
警戒昆虫法并非用于绝对评估药剂效果的方法。该方法主要用于在特定环境、施用设备、稀释剂、靶标昆虫和操作技术条件下，比较同一种杀虫剂在不同条件下的相对效果，或在相同条件下比较不同杀虫剂的相对效果。该方法不包含对杀虫剂液滴或有效成分的捕获，尽管用于研究这些方面的装置可轻松放置在警戒笼附近的网格区域。警戒笼法无法测量杀虫剂喷雾对飞行中媒介昆虫的效果，尽管技术上可行但并不实用28。关于警戒笼所用网孔类型是否会影响杀虫剂喷雾效果的测量结果，目前仍存在激烈争议14,29,30,31。然而，对于本研究旨在比较同一配方在不同环境中的相对效果，或比较同一环境中多种配方的相对效果而言，这一争议并不具有重大影响（此类实验可采用统一规格的笼子和标准网孔类型进行）。
例如，最近一项研究比较了相隔数十年的三项相似的空中农药喷洒试验中哨兵笼死亡率的结果，这些试验采用了不同的哨兵笼方法，但结果具有可比性10同样，关于是否应将哨兵昆虫转移到“洁净”笼子中也存在争议（即， 未喷洒农药的笼子）。同样，关于哨兵昆虫死亡率的数据应视为相对值而非绝对值，且不涉及哨兵昆虫接触附着在笼子或网纱上残留农药所导致的额外死亡率。事实上，在自然环境中，农药喷雾也会附着于目标昆虫可能接触的天然表面。我们此前发现，因操作蚊虫（包括使用CO₂麻醉）所引起的死亡率2- 或低温麻醉所致的死亡率，可能超过因接触笼具上可能残留的农药而引起的死亡率（2008年未发表数据）。另一局限性在于，哨兵笼死亡率结果对目标昆虫本地自然种群的相关性和适用性尚未完全明确；然而，人工饲养的哨兵昆虫与本地物种的系统发育关系越接近，所生成的药效图谱对本地种群的适用性就越强。
在未来对该方法的改进中，可考虑增加适用于无人机系统（UAS）施用农药的调整。目前，无人机系统在实际媒介生物控制中的应用已包括在难以进入的区域上空或内部施用农药（特别是针对蚊虫幼虫孳生地的杀幼虫剂制剂）。为了从哨兵试验中获取相关数据，应尽可能在这些难以进入的区域广泛布设哨兵昆虫监测站。一个典型示例是测试无人机系统在操作员无法直接观察目标区域、仅依靠目视视线操控的情况下，能否有效将杀幼虫剂送达特定区域。该场景可能需要开发其他类型的无人机，用于在这些难以进入的目标区域部署和回收哨兵笼或杀幼虫剂收集杯，以及用于记录当地气象数据。此类场景下的死亡率数据可如同常规场景一样在地理信息系统（GIS）中进行分析，同时可增加自然障碍物、微生境和微气象等因素的地图特征，这些因素可能与使用卡车、飞机或便携式喷雾器进行常规施药时的情况有所不同。此外，GIS 的高级功能也可应用于标准及新兴施药技术，例如通过在垂直和水平网格中优化哨兵装置的布设，实现对死亡率数据进行三维插值可视化。
披露
作者声明无利益冲突。
致谢
我们感谢科切拉谷蚊虫与病媒控制区的科学家和技术人员以及美国陆军医学研究部-肯尼亚分部在实验室种群昆虫标本制备方面的专业支持，以及在本研究代表性结果中所展示的未发表数据的野外研究合作。本研究得到了美国农业部（USDA）农业研究局和美国国防部（DoD）部署部队防护计划（DWFP）的支持。本出版物中提及的贸易名称或商业产品仅用于提供具体信息之目的，并不意味着美国农业部、国防部或部署部队防护计划对此表示推荐或认可。美国农业部为平等机会提供者和雇主。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 生物测定架： | |||
| 塑料管盖 | Visipak | 192224 | |
| 1.25 英寸 PVC 套筒 SCH-40 | Lowes | PVC 00100 0800 | |
| 1/4 英寸外径黄铜棒 | K&S Engineering | 1165 | |
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 生物测定： | |||
| FDA 硅胶 O 形圈 S-500-70 | Alltek seal and packing | PA-2127-12 | |
| 细筛网 | Walmart | 40310-0000-063 白色 | T-310 |
| 棉球 | Fisher Brand | 大号棉球（非无菌） | |
| 塑料管 | Visipak | 775674 | |
| 调节器 | Norgren | R83-200-RNEA | |
| 调节器压力表 | Wika Instrument Corp | 4315031 | |
| CO2 气罐 | 20 磅容量 | ||
| CO2 气室 | Mainstays | 改装的特百惠容器（16 杯） | |
| 1/4 英寸泰龙管 | |||
| Maglite 吸虫器及管 | Bioquip | 2809D | D 型电池 Maglite 吸虫器 |
| 用于 O 形圈的改装 PVC 管 | Lowes | PVC 07112 0600 | SCH-40 管，通过切割工具在内表面加工以适配生物测定管 |
| 蛹分离器 | John W. Hock Co. | 5412 | |
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 野外监测笼： | |||
| 1/2 品脱纸板罐体 | Neptune | 295 | |
| 1/2 品脱纸板杯盖 | Neptune | 295A | |
| 粗筛网 | Walmart | 41721-0540-063 白色 | T-1721 |
| 魔术贴扎带 8 英寸 × 1/2 英寸 | Velcro Brand | VEL91140 | |
| 橡皮筋 | National Institutes for the Blind | 7510-01-058-9974 | |
| 棉球 | Fisher Brand | 大号棉球（非无菌） | |
| PVC 间隔件 | Lowes | PVC 04010 0600 | 经改装：切割成 18 英寸长段，并将一端纵向切去一半 |
| 托盘箱 | Blue Ridge Thermalforming | 400-3N-WHT-ABS | |
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 野外生物测定装置设备： | |||
| 60 英寸插入式立柱 | Jeffers.com | T8T4 | |
| 1 ft3 纸箱 | USP | S-18344 | |
| 熟食杯 | WNA Inc. | APCOMBO16 | |
| 18 英寸 × 18 英寸油毡地砖 | Lowes | LSS4307BPS | |
| 名称 | 公司 | 目录编号 | 备注 |
| 监测笼运输： | |||
| 48 夸脱 Island Breeze 冷藏箱 | Igloo | ||
| 16 英寸 × 19 英寸毛巾布毛巾 | Ability One | 7920-01-454-1150 | |
| 垃圾袋 | 13 加仑（厨房尺寸） |
参考文献
- Britch, S. C., et al. A mobile App for military operational entomology pesticide applications. Journal of the American Mosquito Control Association. 30 (3), 234-238 (2014).
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