清代之前津南地区的屯田种稻，为小站稻的种植奠定了基础。早在宋、辽对峙时，曾任沧州节度副使而“实专郡治”的何承矩，率先提出在“缘边”(今津南一带)屯田种稻，宋太宗赞同何承矩的奏议，命为制置河北缘边屯田使，实施屯田。元代，在直沽之沿海口一带，又继续进行了屯种。

到了明代，这项工作得到了更大发展。明永乐二年(1404)，明成祖朱棣派功臣亲兵，大批移民到津南开荒种稻。弘治元年(1488)，丘浚又提议，将华北滨海平原皆可广行水利化斥卤而为良田。万历二十五年(1597)春，当时户部奏天津巡抚万世德关于天津开垦的事宜：查得天津沿海一带胶河水淡，可树嘉禾，便设法招垦，将环海荒田地，从静海至直沽、永平等处，并谕远近军民人等各自备工本尽力开种，并给予印照，以鼓励他们成为自己努力收获后方能收税……转年，有汪应蛟任天津海防巡抚，他见葛沽、白塘口诸田尽是污莱，对当地人询问都说斥卤不可耕。他认为地无水则碱，但得水利润于万历二十八年，在白塘口和葛沽两处募民实行军垦民种5000余亩，其中2000亩是水田，每亩最高收四五石。此后陆续开发了其他区域。

此时，他们采用的是江南围田耕作办法，用以求、仁、诚、足、愚、食、力古所贵十字命名，这便称作“十字围”。围 田的格局是一面滨河三面开渠，与河水通深广各一丈五尺四面筑堤防止水涝高厚各七尺中间沟渠之制条分缕析，“十字围”均在海河右岸。这类方法适用于低洼及地表水丰富地区植物稻子。在这里，还有著名诗人华长卿《十字围》：“河水澄清红稻肥，田间燕子双双飞。葛沽遥接贺家口，土人相传十字围。”

汪应蛟见南方兵士能种水 田，因此在撤除南方兵后仍然推动留下兵士进行屯 田，并辅以右卫军人二千三百多名……每年的产量美谷盖二万石有奇。而这项工作对之后的小站稻发展起到了重要作用。

明代杰出的科学家徐光启因修历书被朝臣所不满，最终来到天津。他从万历四十一年至天启元年（1613～1621）先后四次进行探索并将他的发现总结于《农政全书》中。在初来到宁夏，他发现大面积荒废的土地，只要付出六七分银或二三厘钱就可以购买。他写道：“粮赋又轻，一半可作为新建之用。一半在内地，可以直接使用其资源。”他购置20顷荒 地引入优良的南方 稻米，再采用“十字圍”法防止洪涝，同时利用潮汐灌溉。他试验了一系列改进措施，如改变施肥方式，使得每亩产量增加至一年五斗，而前一年只有一斗多一点。

他还把江汉流域的一些经验应用到了这里，比如轮作制，即棉花与糜米交替播種，這樣可以保持土壤肥沃，並且减少病虫害和杂草问题。此外，他也注意改造盐渍土，并强调因地方施肥非常关键，因为靠近咸湿的地方刚开始不能立即播植玉米，而需要经过一些时间洗去盐分才能够成功。这就是徐光启如何完成了从江南向北迁移小站 稲子的过程，也正是在这个时候，小站 稲子的生产技术得到进一步完善。

随着战事加剧，大批难民涌入京师，对京师和辽东战场都具有重大意义，因此再次出现了大量新的屯 田热潮。当张慎言提出了关于扩展这一项目计划的时候，该计划获得了解决方案并实施，其结果极为显著。“昨岁六百亩，现在已变成了4000多亩；以前是满目青草，现在已经变成了满目的黄金色泽。”

此外，还有一些官员提出了不同的管理方式，比如卢观象提出通过官家的牛羊来帮助人们耕作者免去劳动费用，但是官方会拿走其中十分之一作为回报；或者允许那些愿意但能力不足的人租借官方提供的地籍工具，在收成后的十分之一归还给官府。但这些都是为了提高效率并确保国家收益最大化的一系列创新尝试。