改革開放近四十年，隨著中國特色新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化的迅速發展，農業現代化越來越成為“四化”發展的短板，農業發展越來越走入不可持續的困境，一直存在的固有矛盾、難點問題和潛在危機呈現突出加劇的趨勢，諸如：人口增加耕地趨少問題，灌溉水資源短缺靠天吃飯問題，糧食自給率趨降問題，糧食增產主要依靠化肥施用過量，土壤退化污染問題，個體分散的小農生產難以配置較大型科技設備問題，牧區冬春優良草場開墾破壞殆盡，牲畜冬春缺草導致草原牧業衰退、牧民生活困難、市場優質嬰幼兒乳品短缺、牛羊肉價格攀升及食品安全問題。

根據國土資源部各年國土資源公報顯示，自2003年以后我國耕地面積總體呈下降趨勢，耕地一直在逐年減少，人均耕地面積不到世界平均水平的40%，耕地問題日益嚴峻。水土流失、土地沙化是構成我國耕地損失的一個重要的驅動因子。受沙漠化威脅大的東北和西北地區，因災害而被迫棄耕的面積尤為之大。錢學森大農業思想理論指出如把五大產業建立在全面利用耕地、林地、草地、沙地、海洋國土之上，這從根本上破解了我國人多地少的難題，把農業發展眼界從18億畝放大到一百多億畝，展示了廣闊前景。如何充分保護和利用現有的耕地，實現增產增收？如何逐步擴大可耕地面積，將18億畝放大到100多億畝？這成了當前農業發展需要解決的最根本問題之一。

習近平指出，農業出路在現代化，農業現代化關鍵在科技進步。我們必須比以往任何時候都更加重視和依靠農業科技。我國現有耕地面積18億畝，其中9100萬畝坡度在2度左右，大部分耕地缺乏足夠的水源保證，且在干旱半干旱地區有40%的耕地因缺水嚴重退化。對于這些地區耕地面積的保持和維護，農產品與經濟作物的增產增收，絕大部分依賴于水供給。據粗略統計，一畝甘蔗地，靠自動化給水灌溉收益比靠自然給水灌溉收益高達5倍；充分灌溉的草地可增產30-50倍，理論上可多養30-50倍的羊，在國內牛羊肉平均50元一斤。可見足夠的水資源灌溉對農業發展、農民增收極其關鍵。

中國絕大多數干旱半干旱地區，地下水具有地表水所不具備的許多優越性，比如分布廣、不易因蒸發受損失、水質比較穩定、可利用程度較高。所以在干旱半干旱地區，開采地下水是這些地區最重要的水源也是最佳的供水選擇。然而這些地區往往屬于偏僻甚至是無人區，這樣的區域沒有電網或電力資源緊缺，加之柴油費用高，運送和儲存存在很大的安全隱患。修建水庫代價昂貴，蒸發面積大，同時水庫又會被水土流失帶來的大量沉積物淤塞，從而縮短水庫的壽命，其壽命有些只有幾十年。如何開采地下水為地表種植所用？這是一個多年來困擾眾多專家和學者的頑疾，迫切需要通過科學和技術攻克此難題。

2001年，深圳天源新能源開創性的將光伏產品用于農、牧、林領域的節水灌溉，創造了全球首套光伏揚水系統，該系統運作不需電網、不需儲能裝置，依靠太陽能直接驅動水泵揚水，只要有光照和水源，就能以太陽能為動力進行揚水，進行地下取水，隨時可以安裝使用，縮短了建設周期,更是節省了建立電網基站的高額投入。其次，天源光伏揚水系統具有長壽命無故障獨立運行等優點，不但沒有日常的運行費用，特別適合貧困地區使用；而且運行過程無需人工值守，解決了偏遠地區甚至是無人區的揚水動力問題。2001年天源首套光伏揚水系統在新疆沙漠公路肖塘路段建立，用于沙漠公路防護，該地段70多畝地日用水量180噸，十多年來，該系統運行完好，由原來的沙漠早已變為郁郁蔥蔥的綠洲。光伏揚水系統可滿足防沙林建設、沙漠植物、藥材種植對水的需求，對防沙治沙、退沙還林、建設綠色循環經濟，提供全自動灌溉用水，逐步將沙漠變為綠洲，擴大可耕地面積。