在明朝的第四部历史记录中，孙一提到了徐光启与小站稻的故事。这个故事发生在清代之前，津南地区的小站稻种植活动为今天的种植奠定了基础。在宋、辽对峙时期，一位名叫何承矩的人提出了屯田种稻的想法，并且得到宋太宗的支持，实施了这一计划。元代和明代也继续进行了屯田种稻活动。
到了明永乐二年(1404)，成祖朱棣派遣亲兵大规模地移民到津南开荒种植水稻。此后，丘浚提出华北滨海平原都可以开发水利资源，这样就能化斥卤为良田。万历二十五年(1597)春天，有个户部奏请天津巡抚万世德关于开垦土地的事宜：他发现天津沿海地区有适合种植嘉禾的地方，因此设置了一些工人去开垦荒地，并给予他们印章，让他们负责自己的一块地，当这些地产出粮食后才开始征税。
不久之后，汪应蛟任命为天津海防巡抚，他看到葛沽和白塘口等地方的大片土地都是沙土，不适合耕作。他认为，只要有水，就可以化沙为金于万历二十八年，在白塘口和葛沽两处组织民众进行军垦民种5000多亩，其中包括2000亩水田，每亩最高收获四五石。这标志着陆续开发了整个津南地区。使用的是江南围田耕作方法，以“求、仁、诚、足、愚、食、力、古、所、贵”10个字命名，被称之为“十字围”。
围田布局是这样设计的：一面紧邻河岸，而三面则是开辟渠道，与河水相通；深度广阔各是一丈五尺；四面筑起堤坝以防止洪涝；堤坝高厚各七尺，同时设立沟渠分割，使得排涝灌溉更加有效。此外，还利用海河潮汐来灌溉农田并排放尾水，使土壤盐碱性降低，对于低洼或地下水丰富区域来说，这是一个非常好的方法。
在这段时间里，有一个著名科学家徐光启因修订历书而被朝臣所不满，所以他选择休病前往天津，从1613年至1621年期间，他先后四次参与屯田工作，并将自己的实践经验总结于《农政全书》中。在他的第一次到达时，大量的地界已经荒废。他写信给朋友说：“我看到了无数荒废的地界，即便是最贵重的地界，也只值六七分钱每亩，最便宜的地界只要二三厘钱，而且赋税很轻。”
他购买了20顷荒芜的土地，在那里引入来自江南优良品種，並采用圍壁法防範洪泛，并在岸边挖掘取用来备战旱情，同时利用潮汐进行灌溉。结果显示，每亩收获米石五斗，是以前许多倍。而他的改良措施，如倒茬轮作使得土地肥沃，不仅节约了用水，还减少了病虫害和杂草的问题。
此外，他还研究如何改善盐碱土层，以及施肥问题。他分析，如果是在靠近海边的地方，那么初期不应该直接栽培稻，因为洗净盐分不足。但终于，在1617年的晚秋，他成功完成了一次从江南带来的新品種向北方移植。当太平盛世结束并进入更乱的时候，又一次需要大量人手来投入到屯田工作中。当时一些官员建议扩展屯业，他们指出尽管土地价值很低，但仍然可以用于生产，而当官员们见识过这些潜力巨大的领土之后，他们变得更加积极主动起来，以实现更大的目标。
