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，因胶河水淡，可树嘉禾，便设法招垦，并将环海荒田地，从静海至直沽、永平等处，都给予印照，让军民各自备工本尽力开种，只要三年的时间后方许收税……转年，汪应蛟任天津海防巡抚，他见葛沽、白塘口诸多地方都被污染，就询问当地人，他们都说那里的土地因缺水而变得碱性强。但汪认为，如果能够引入足够的水源，那么这些土地就能肥沃起来。在万历二十八年，他在白塘口和葛沽两处成功地募集民众实行军垦民种5000余亩，其中有2000亩是水田，每亩最高可以收获四五石。此后，不断开发了更多的地方。
这项工作采用的是江南围田耕作办法，以“求、仁、诚、足、愚、食、力、古、高所贵”十个字命名，被称为“十字围”。围 田的格局是以河岸作为其一面，其余三面都是开阔的渠道，与河水通畅；深度和宽度均为1.5丈尺；四面筑起堤坝以防止洪涝，而每座堤坝高厚各七尺，还有一条中间沟渠分割，使土壤盐分降低，同时利用潮汐来灌溉农作物并排放尾水，使土壤更加肥沃。此方法适用于低洼且地表水丰富的地方。
清代诗人华长卿有《十字围》诗：“河流清澈红色稃满载，一片燕子双双飞舞。大大的葛沽遥望贺家口，小麦黄金遍布于此。”这段历史，对于后来的小站稻来说，有着重要意义。
明代杰出的科学家徐光启，因修编历书遭到朝臣不满，因此逃到天津。他从万历四十一年至天启元年（1613-1621），先后四次参与屯田，并将他的研究总结于《农政全书》中。在他初到的时候，大面积土地荒废，但他通过引入优良品種和改善灌溉系统，将这些土地变成了丰饶之地。他还发现了一些新的耕作技巧，比如倒茬轮作，可以提高产量，同时减少病虫害。他也是改良盐碱土的人之一，他分析近海重碱之地初期不宜栽培粮食，因为洗去盐分不足，最终成功把南方的小米引入北方。
随着战乱人口大量涌入京城，加上朝廷为了支援辽东战争，也推动了再次的大规模屯田活动。当时，有人提出了使用官员或士兵来管理这些新建的小块农业区域，这样既能增加国家收入，也能提供一种新的职业机会给那些失业的人们。这项政策取得巨大成功，“昨岁六百亩，现在已扩展到4000多亩”，原本是一片绿色的草原，现在却是一片充满生机与希望的地理景观，如同江南一般美丽无比。
