随着全球气候变暖，热应激已成为危害奶牛生产的重要因素。热应激是指机体应对环境高温，所产生的非特异性应答反应。热应激对奶牛的影响主要表现为采食量、生产繁殖性能和免疫力降低。奶牛生性喜温耐寒怕热，适宜环境温度为 5℃～25℃，当外界温度上升，湿度增大，温湿度指数（THI）超过72时，奶牛开始出现轻度的热应激；当THI值高于79，低于88时呈现中度热应激反应；当THI高于88时呈现严重热应激反应。热应激奶牛采食量下降，能量摄入减少，处于代谢负平衡状态，轻则影响生产性能发挥，重则造成代谢紊乱、脱水、休克和死亡。
    热应激是限制上海养牛水平提升、赢利能力的重要因素之一，“十一五”科技支撑计划“奶牛高效饲养关键技术研究与开发”和“南方大城市郊区牛场环境控制技术及奶牛应激综合防控技术研究与产业化示范”等项目均将奶牛热应激作为重点，从不同的研究角度加以支持。上海光明荷斯坦牧业有限公司与中国农业科学院北京畜牧兽医研究所进行深入的科研合作，专门成立项目研究小组进行热应激缓解的技术研究。项目组在把握国际研究进展的基础上，系统研究了奶牛热应激发生的机理、工程调控、营养缓解等方面，为研发缓解奶牛热应激技术提供理论依据，并根据研究结果组装了缓解奶牛热应激的综合技术。
    项目组研究成果表明：工程技术缓解热应激是最重要的措施，只有在工程技术的基础上，营养调控措施才能起到更好的作用。因此，项目组十分关注牧场设计和硬件设施方面的热应激工程研究，使牧场建设有利于热应激缓解。本文以上海光明荷斯坦金山种奶牛场分布结构、牛舍风机-喷淋系统安装等方面来说明全开放式牧场缓解热应激的原理。
    全开放式牧场设计参数研究
    金山种奶牛场是上海首批科教兴市重大产业科技攻关项目之一，占地面积510亩，建筑面积11万平方米，总投资1.8亿元，是一个标准化、机械化、信息化的生态型牧场。于2005年12月10日破土动工，2006年5月31日竣工，2006年6月15日开始进牛投入试生产，成为上海都市型现代化农业的亮点。金山种奶牛场采用了世界最先进的牧业设备、智能化信息管理技术和生态型粪污处理技术，同时也凝聚了光明乳业和上海地区几十年的奶业技术精华。金山种奶牛场牧场规划设计见图1～图4。
    如图1所示，泌乳牛舍结构为夹心彩钢板型大跨度结构，每个成母牛舍分两个区域，中间过道为饲喂区，每栋牛舍可以饲喂奶牛2 头× 192头。牛舍尺寸根据实际情况分为三种：138.75 m × 26 m、160 m × 31 m和160 m × 29 m；每栋牛舍有两个运动场，宽为17 m；相邻运动场间隔4 m。该牧场设计利于缓解热应激的原理如下：
    1）牛舍采用东西向，并根据当地情况偏转10 °（图1），使牛舍接受阳光辐射的程度降到最低。
    2）牛舍结构体系为单层三跨双坡钢框架，柱高4.85 m，顶高9.5 m，钟楼高1.5 m，总高度为柱高的2.3倍，有利于空气沿着有垂直坡度的空间向上升，造成空气加强对流；热空气上升散溢而造成的气流又将舍外的空气抽入填补，达到降温效果。牛舍内形成的气流力学分析见图2。
    3）牛舍间隔69 m，高度为11 m，间隔为高度的6.3倍，有利于水平自然风的流通，自然风流经每栋牛舍的风速和温度基本一致。同时，足够的牛舍间隔可以使流经牛舍顶棚的风流回落到原来高度，从而流经下一个牛舍顶棚，充分带走牛舍顶棚的热量。自然气流经过各牛舍的力学分析见图3。
    4）牛舍屋面为50厚隔热夹心彩钢板，挤奶间结构体系采用单层实腹钢架，屋面同样为50厚隔热夹心彩钢板。采用的隔热彩钢板保温隔热效果好，其导热系数为0.034 ～ 0.037 W/mk；热反射性很高，但热发射性又很低，在阳光辐射强度为850 W/m2、无风、周围气温30 ℃的情况下，从隔热彩钢板屋顶传递到底面的热量少于20 W/m2。
    5）牧场绿化面积最大化。对牧场空旷地带进行绿化，牧场绿化设计见图4。
    该牧场带状绿地为5.2万m2，零星绿地1.2万m2，占总面积34.1万m2的18.6 %，同时在运动场上种植牧草，这样可以充分吸收太阳辐射，减少牛舍外部热量累积，避免形成高温加强气流。
    2 泌乳牛舍风机-喷淋系统安装参数研究
    泌乳牛舍采食区采用风机-喷淋系统，应选择符合要求的风机，5 m处风速可以达到4 m/s。风机安装高度以牛只不能触碰到为准，通常为2.2 m，安装角度与垂直面夹角为25°。按风速要求确定安装距离，尽量降低高度，确保空气流通。喷头直接安装在风扇下方，并可保持180度旋转。泌乳牛牛舍卧床休息区安装风机，进行强制通风降温，风机-喷淋系统安装位置、安装参数见图5和图6。
    泌乳牛舍每个区采食道安装19个风机，卧床休息区安装10个；采食道风机高度约为3 m（方便吸粪车通过），卧床风机高度为2.58 m。在采食道两侧安装76个喷头，每个喷头之间距离174.5 cm，高度186 cm。
    3 挤奶舍风机-喷淋系统安装参数研究
    奶牛在挤奶舍将停留15min～40 min，而待挤奶厅牛只密度大，奶牛体温可迅速上升2 ℃，热应激程度显著提高，因此，挤奶舍是重要的防暑降温区域。挤奶厅和待挤奶厅风机-喷淋安装位置、参数见图7～图9。
    挤奶厅仅安装风机，以24×2并列式挤奶台为例，每侧安装两排风机，其中3台正对奶牛躯体，2台正对奶牛头部。并列式挤奶台中间安装1台风机，用于挤奶工的降温。
    待挤奶厅上部采用风机-喷淋系统，喷淋为大水量喷淋，待挤厅每侧有22个风机，为强排风风机，保证牛只进入待挤奶厅用水淋透，经过强排风，在挤奶前吹干。
    各牛舍风机-喷淋系统自动控制参数研究
    牧场宜使用自动控制系统来设定风机-喷淋程序，项目组根据金山种奶牛场情况以及热应激程度设计了一套“风机-喷淋系统自动控制程序推荐参数”（见表）。此参数设定了轻度、中度、严重程度热应激下的饲喂次数、风机、喷淋及其配合工作参数。需要指出的是，此参数来自于生产实践，但为理论参数，里面的部分数据已经经过验证，但还有部分数据未经过验证。此外，不同地区、不同牧场的参数需要根据具体情况再进行调整，不可完全照搬。