改革开放近四十年，随着中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化的迅速发展，农业现代化越来越成为“四化”发展的短板，农业发展越来越走入不可持续的困境，一直存在的固有矛盾、难点问题和潜在危机呈现突出加剧的趋势，诸如：人口增加耕地趋少问题，灌溉水资源短缺靠天吃饭问题，粮食自给率趋降问题，粮食增产主要依靠化肥施用过量，土壤退化污染问题，个体分散的小农生产难以配置较大型科技设备问题，牧区冬春优良草场开垦破坏殆尽，牲畜冬春缺草导致草原牧业衰退、牧民生活困难、市场优质婴幼儿乳品短缺、牛羊肉价格攀升及食品安全问题。

根据国土资源部各年国土资源公报显示，自2003年以后我国耕地面积总体呈下降趋势，耕地一直在逐年减少，人均耕地面积不到世界平均水平的40%，耕地问题日益严峻。水土流失、土地沙化是构成我国耕地损失的一个重要的驱动因子。受沙漠化威胁大的东北和西北地区，因灾害而被迫弃耕的面积尤为之大。钱学森大农业思想理论指出如把五大产业建立在全面利用耕地、林地、草地、沙地、海洋国土之上，这从根本上破解了我国人多地少的难题，把农业发展眼界从18亿亩放大到一百多亿亩，展示了广阔前景。如何充分保护和利用现有的耕地，实现增产增收？如何逐步扩大可耕地面积，将18亿亩放大到100多亿亩？这成了当前农业发展需要解决的最根本问题之一。

习近平指出，农业出路在现代化，农业现代化关键在科技进步。我们必须比以往任何时候都更加重视和依靠农业科技。我国现有耕地面积18亿亩，其中9100万亩坡度在2度左右，大部分耕地缺乏足够的水源保证，且在干旱半干旱地区有40%的耕地因缺水严重退化。对于这些地区耕地面积的保持和维护，农产品与经济作物的增产增收，绝大部分依赖于水供给。据粗略统计，一亩甘蔗地，靠自动化给水灌溉收益比靠自然给水灌溉收益高达5倍；充分灌溉的草地可增产30-50倍，理论上可多养30-50倍的羊，在国内牛羊肉平均50元一斤。可见足够的水资源灌溉对农业发展、农民增收极其关键。

中国绝大多数干旱半干旱地区，地下水具有地表水所不具备的许多优越性，比如分布广、不易因蒸发受损失、水质比较稳定、可利用程度较高。所以在干旱半干旱地区，开采地下水是这些地区最重要的水源也是最佳的供水选择。然而这些地区往往属于偏僻甚至是无人区，这样的区域没有电网或电力资源紧缺，加之柴油费用高，运送和储存存在很大的安全隐患。修建水库代价昂贵，蒸发面积大，同时水库又会被水土流失带来的大量沉积物淤塞，从而缩短水库的寿命，其寿命有些只有几十年。如何开采地下水为地表种植所用？这是一个多年来困扰众多专家和学者的顽疾，迫切需要通过科学和技术攻克此难题。

2001年，深圳天源新能源开创性的将光伏产品用于农、牧、林领域的节水灌溉，创造了全球首套光伏扬水系统，该系统运作不需电网、不需储能装置，依靠太阳能直接驱动水泵扬水，只要有光照和水源，就能以太阳能为动力进行扬水，进行地下取水，随时可以安装使用，缩短了建设周期,更是节省了建立电网基站的高额投入。其次，天源光伏扬水系统具有长寿命无故障独立运行等优点，不但没有日常的运行费用，特别适合贫困地区使用；而且运行过程无需人工值守，解决了偏远地区甚至是无人区的扬水动力问题。2001年天源首套光伏扬水系统在新疆沙漠公路肖塘路段建立，用于沙漠公路防护，该地段70多亩地日用水量180吨，十多年来，该系统运行完好，由原来的沙漠早已变为郁郁葱葱的绿洲。光伏扬水系统可满足防沙林建设、沙漠植物、药材种植对水的需求，对防沙治沙、退沙还林、建设绿色循环经济，提供全自动灌溉用水，逐步将沙漠变为绿洲，扩大可耕地面积。

2001年到2010年光伏扬水系统用于新疆沙漠公路灌溉前后的对比图

2013年该地区卫星拍摄照片

2009年毛乌素沙漠首个光伏经济作物提水灌溉工程建成。陕西省榆林镇牛玉琴治沙示范基地计划在11万多亩的沙地中，开辟出两千亩发展经济作物，用来发展温室大棚，种植辣椒、西红柿、豆角等绿色时鲜蔬菜，同时准备进行樟子松、云杉等经济类树木的大规模育苗工程。治沙英雄“牛玉琴”经过多方比较、慎重考虑，2009年6月，决定引进深圳天源多套Solartech 光伏扬水系统，将光伏扬水技术与各种节水灌溉技术结合，摒弃传统的漫灌方式，无需修建灌溉渠系，根据植物在各个生长时期的不同需要，分别采用微喷、渗灌、滴灌等方式为植物浇水，结合水肥一体技术，树苗的成活率达到92%以上，而同期采用传统方式抽水、大水漫灌的地块，樟子松幼苗（1年苗）的成活率只有62%，水的用量多三倍以上、肥料的用量多两倍以上。 治沙示范基地的光伏扬水系统在30米扬程时，每套系统的日出水量均180吨，只要有正常年份的日照水平，这几套系统就可以满足2000亩地的用水需求，通过实际观测显示，除满足2000亩蔬菜种植的需求外，还种植了200亩的苜蓿用来养羊，羊粪可用来生产沼气及肥田种菜，真正做到了以农养牧、以牧养林，搞起了“种植养殖林业”一体的绿色循环经济，开创了防沙治沙及发展沙产业的新模式。

“我要让毛乌素沙漠一年四季都是绿的！”2013年10月28日,在靖边县东坑镇牛玉琴治沙基地,牛玉琴感慨而又满怀信心的说到。站在基地里地势相对较高的地方，放眼望去，一棵棵披着金黄的叶子伫立在沙漠之中，拦截着脚下的黄沙，守护着沙漠边缘的良田，也见证着牛玉琴30年来坚持不懈的治沙壮举。据悉，今年以来，牛玉琴和她的治沙团队已累计种植樟子松、油松、臭柏等各类长青树种约20万株。“我这套“光伏扬水自动滴灌系统”是从深圳市天源新能源公司引入的，是由天源研究基地—清华大学深圳研究生院研发出来的，它不仅省水省电，还省人工”。在绿源治沙公司的育苗基地前，牛玉琴介绍说，“只要在太阳能板后面的电脑控制箱内输入数据，就能实现自动灌溉，不用人管，有太阳就能灌溉。”截止2013年底，牛玉琴建立的育苗基地已发展到拥有20个育苗大棚，600亩育苗大田，每年可出圃的樟子松等种苗达80万株。

2009年6月，陕西省榆林镇牛玉琴治沙示范基地实景——风沙袭人

天源Solartech PS3000光伏扬水沙漠生态灌溉滴灌

2011年治沙示范基地实景-育苗大棚和农作物长势

青海省西宁市铁卜加草原，地处青藏高原北部，位于青海湖的西北侧，属于典型的高原半干旱草原区，年降水量为３７７．１０ｍｍ，年蒸发量为１４８４．５ｍｍ，年平均气温为－０．５℃。草地类型为草原化草甸类，草地植物主要有早熟禾、针茅、赖草、猪毛蒿、萎陵菜、狼毒等。2010年由中国水科院水资源所、水利所和青海省水利水电科学研究所共同发起，针对铁卜加草原改良试验站饲草料基地节水灌溉示范的项目招标。该项目以生态建设—新能源利用—草原灌溉—牧民生产生活水平提高为思路的水—新能源—生态建设的开发利用。经过多方招标，最终决定采用深圳市天源新能源有限公司的光伏扬水系统对此草原进行灌溉。2011年，天源在这里建立Solartech PS2200-6 光伏扬水系统，日供水80立方，解决了该系统所在片区牧草的灌溉问题，极大程度改良了该片区土壤质量，加快牧草生长进程，大大增加牲畜饲养数量，提高牧民收入。

青海省西宁市铁卜加草原使用光伏扬水系统灌溉后效果

十四年来，天源光伏扬水系统现已广泛应用于全球100多个国家和地区的农业灌溉、退沙还耕、沙漠治理等众多领域。实践证明：光伏扬水系统是目前最理想的农业灌溉方式之一，有利于改良现有耕地土壤，确保耕地面积给水灌溉，防止土地沙漠化进程，提高农业生产效率，稳定粮食生产，保障农民增产、增收，改善农民生活水平；更重要的还可以退沙还林、退沙还耕，不断扩充我国可耕地面积。这从根本上破解了我国人多耕地少的难题, 展示了我国农业发展的广阔前景，为我国农业发展提供了有力的科技保障，推动我国农业现代化进程。

据了解，我国粮食生产受水影响最大，“有收无收在于水、收多收少在于肥”的农谚道出了农田水利对粮食和农业生产的重要性。而我国雨洪资源时空分布不均，旱涝灾害频繁交替发生，靠天吃饭的现状仍然存在，自然天气对粮食生产影响较大。国务院总理李克强在十二届全国人大二次会议政府工作报告中提出，国家集中力量建设一批重大水利工程，今年拟安排中央预算内水利投资700多亿元，支持引水调水、骨干水源、江河湖泊治理、高效节水灌溉等重点项目。可见国家把保障给水提到发展农业极其重要的位置。农业光伏水利通过光伏产业与农业水利相结合，实现阳光、土地资源的立体高效利用，在合理利用可再生资源的同时，实现高效节水灌溉，有效解决了农业缺水产生的一系列问题。 当然，对于个体分散的小农生产难以配置较大型科技设备问题，还需要国家和政府扶持和引导，实现规模化经营与管理，从政策上保障科技兴农切实可行，为科技兴农提供坚实后盾，从而最终实现农业现代化。