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，于直沽之沿海口一带，继续屯种。

到了明代，屯田得到了更大发展。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，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，由天津巡抚万世德推动开垦工作：查得天津沿海一带地土淡，可树嘉禾，将环海荒田地，在静海、东至直沽、永平等处，并谕远近军民人等各自备工本尽力开种，对其成熟后方许收税……转年，由汪应蛊任天津海防巡抚，因葛沽、白塘口诸田尽汙莱，不愿耕作，都说斥卤不可耕。在白塘口和葛沽两处募民实行军垦民种5000余亩，其中水田2000亩，每亩最高收四五石。此后陆续开发了津南地区各处。

采用的是江南围田耕作办法，以“求、仁、诚、足、愚、食、力、古、高所贵”10个字命名称之为“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，“四面筑堤以防水涝”，堤高厚各七尺，又中间沟渠之制条分缕析。“十字围”均在海河右岸。这一种方法适用于低洼及地表水丰盛地区植稻。

清代诗人华长卿有《十字围》诗：“河水澄清红稻肥，一片绿油油如丝绸。”汪应蛟见南方兵士能种水 田，因此在撤退兵队后力倡留下部分兵士进行农事工作，并辅以右卫军人二千三百余名……岁得美谷盖二万石有奇。这项活动兴旺了五六年，对天津此后的小站稻发展起到了重要作用。

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），先后四次参与土地改良和农业生产活动，将开垦、新建灌溉系统以及改善土壤条件的心得总结于《农政全书》中。他最初看到的大面积荒废土地，只不过六七分银买一个亩，最贱者不过二三厘钱，而粮赋税又轻，可以半数用于作为水域或干旱准备。他购置20顷荒 地引入优良的小米和糜子试验，这些试验显示出利用新技术可以提高产量并改善土壤质量。

他还研究过如何解决盐碱问题，并总结出因地施肥的重要性。他分析，那些靠近大江的地段，因为洗去盐分较多，可以用来種麦或豆类，但需要筑造墙壁以防止洪涝。而那些靠近内陆的地段则可以直接进行轮作，即棉花与小米交替栽培。但无论哪一种都需要注意排除虫害和杂草。此外，他也提出了一套节约资源并保持土地肥沃的倒茬法，即将棉花与小米交替栽培，这样既能保持土壤质地，也减少了病虫害的问题。此法在新中国成立后仍被应用，使得产量增加，同时减少了使用化学品的情况。

徐光启不仅关注农业生产，还致力于改进畜牧业。他认识到畜牧业对于经济增长具有重要意义，因此提出了养牛养羊等措施，以此来促进农业生产力的提升。他的这些理论和实践对当时乃至今后的农业发展产生了深远影响。