明代，杰出的科学家徐光启因修历书，为朝臣所不满，遂托病来到天津。从万历四十一年至天启元年(1613～1621)，先后四次屯田，调查访问，将开垦、水利、荒政三方面实践及心得总结于《农政全书》中。徐光启初至津南时，大面积稻田荒废。他在家书中写到：“在天津荒田无数，至贵者不过六七分(银)一亩，贱者不过二三厘钱，粮(赋税)又轻……”他在葛沽购置20顷荒田，引来南方优良稻种，并采用围田之法防涝。
他深入研究改造盐渍土，对因地施肥的重要性有了深刻认识。他分析，“近海重碱之地，不宜稻，因为洗碱不够”。万历四十五年，他终于完成了南稻北移。
天启初，由于后金在辽东加紧争战，使得百万难民水陆转徙进关。天津为京都门户，又是通向辽东的要道，因此再度出现了屯田热潮。在此背景下，一系列关于如何有效利用这片土地进行耕作和种植的讨论和实践兴起。
卢观象等人提出了五种开种方法：官种、佃种、民种、军种和屯种。这五个方案各有其特点，如官種雇募耕作并收取所有收入；佃種由官府提供工具但只收取十分之一的产出；民種则由个人自行开垦并支付全部费用；军種則軍隊負責耕種並將產物的一半歸還給軍隊，而另一半則歸於國家；而屯種則由士兵開墾，並將所獲收益用于維持自己的生活。
这些创新措施极大提高了农业生产效率，并使得天津地区成为国家增谷和培养人才的重要基地。此外，还有一些试验性的教育项目被实施，比如“屯学”，旨在通过农业劳动来教育青年学生，同时也为他们提供学习机会，这些项目也取得了一定的成效。
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