Kalifornien är landets bästa mjölkproducerande stat och hem för nästan 1,8 miljoner mjölkkor. Kalifornien är också hett, speciellt för kor, som har svårt att hålla sig sval när vädret blir varmt. Och när kor blir för varma, deras mjölkproduktion minskar. Allvarlig överhettning kan hota korens hälsa och deras förmåga att bli dräktiga och bära kalvar.

Mjölkbönder använder fläktar och sprutor för att kyla kor i sina lador, men det finns ett stort behov av bättre alternativ. Befintliga system använder mycket energi och vatten, vilket är dyrt för bönderna. Och klimatförändringarna höjer temperaturen och stressar Kaliforniens vattenförsörjning.

Med finansiering från California Energy Commission, vi är bland de djurforskare och ingenjörer som samarbetar vid UC Davis för att testa nya innovationer och mäta hur de påverkar el- och vattenförbrukning, såväl som korens hälsa och beteende. Vi utvärderar också kostnaden för denna teknik och deras potential för storskalig adoption på kommersiella mejerier i Kalifornien.

Hotet om värme

Dagstemperaturer är regelbundet över 72 grader Fahrenheit i mer än fem månader på året i Kaliforniens Central Valley, statens främsta mejeriregion. Över denna tröskel, kor börjar känna värmen. Kor är särskilt känsliga för varmt väder:Deras kroppstemperatur är 101,5 grader Fahrenheit, tre grader högre än människor, och de skapar en stor mängd värme när de bryter ner foder i magen och producerar mjölk.

När utomhustemperaturen stiger, blir det allt svårare för kor att sprida kroppsvärme till utemiljön. När de försöker reglera sin kroppstemperatur, deras andningshastigheter börjar öka. Sedan börjar de dregla och andas med öppna munnar, ungefär som hundar som flämtar. Om de inte kan kyla sig själva, deras kroppstemperatur kommer att öka. Dessa anses alla vara tecken på värmestress. När det väl börjar, kor kommer att producera mindre mjölk. De kan ha problem med att bli och hålla sig gravida, och i allvarliga fall kan dö.

När sommarvärmen skjuter i höjden, människor kan hoppa in i en pool eller dra sig tillbaka inomhus under luftkonditioneringen och känna lättnad, åtminstone tills vi ser våra elräkningar. Mjölkkor har inte denna lyx. För att kyla kor, mjölkbönder använder en kombination av skugga, fläktar och vatten, oftast när kor finns i sina lador. Korna sprutas försiktigt medan de äter, vanligtvis i fyra till fem timmar per dag, och medan de väntar på att mjölkas.

Dessa strategier hjälper kor att reglera sin kroppstemperatur, men använd stora mängder vatten och el. Den genomsnittliga mjölkgården i Kalifornien spenderar 140 dollar, 000 årligen på verktyg.

Vidare, dessa system kan vara otillräckliga under extrema värmeböljor. Under en sträcka 2017, temperaturerna i Central Valley i Kalifornien nådde toppar över 90 grader Fahrenheit i 53 dagar i rad. Utökade heta stunder som detta ökar förekomsten av värmestress hos mjölkboskap.

Andra sätt att kyla med vatten

Vår studie jämför fyra olika system för kylning av kor. Två av dem använder förångningskylningsprocesser, som drar nytta av det faktum att när vatten övergår från en vätska till en gas, det absorberar mycket värme. Denna process ger svalare, mer fuktig luft, men kan också användas för att kyla flytande vatten.

Vår första kylteknik använder mattor begravda cirka 4 tum under sandbädden där kor lägger sig. Vatten rinner genom mattorna och absorberar värme från korna genom ledning. Det uppvärmda vattnet rinner sedan till en enhet som kallas en Sub-Wet Bulb Evaporative Chiller, där den kyls med hjälp av en högeffektiv förångningskylningsprocess och återförs till mattorna för att absorbera mer värme från korna. Eftersom kylaren producerar kallt vatten med avdunstning, den är idealisk för varma och torra klimat som Kalifornien.

Den andra tekniken använder riktad direkt förångningskylning, kallas ibland för en "träskkylare, "och tygkanaler för att blåsa sval luft på korna i de områden där korna äter och vilar. Träskylare är enkla system som fungerar genom att passera varmt, torr luft över vatten för att kyla ner det.

För jämförelse, vi testar också två kylsystem som använder traditionellt sprayvatten och fläktar, liknande den aktuella tekniken på de flesta mjölkgårdar i Kalifornien. Dock, med ett system arbetar vi med att minska vattenanvändningen och förbättra kylningen genom att flytta fläkten närmare sprutvattnet för att främja avdunstning från korens kroppar. När vattnet avdunstar från korna, det tar värme med sig. För att spara vatten, vi testar också att spraya vattnet under en kortare tid.

Under vår första testfas, vi testade alla fyra behandlingarna på 32 kor på UC Davis och samlade in data om deras andningsfrekvens, kroppstemperatur, mjölkutbyte och beteende, liksom vädret, vattenanvändning och energianvändning. Dataanalys pågår. Vi räknar med att vi kommer att identifiera minst ett alternativ som kyler kor lika effektivt som nuvarande alternativ, men kommer också att spara vatten, energi eller båda. Nästa sommar kommer vi att testa den mest effektiva och effektiva tekniken mot den traditionella spray- och fläktmetoden på en mjölkgård i Central Valley.

Att hitta bättre sätt att hålla mjölkkor svala är en hög prioritet för denna industri, såväl som för korens välbefinnande. Vi hoppas att våra resultat kan hjälpa Kaliforniens mejerier att förbättra deras produktivitet och hålla korna säkra och svala, samtidigt som han hjälper Kalifornien att nå sina energi- och klimatmål.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.