徐光启探寻元朝灭亡原因的小站稻记图
我亲眼目睹了利玛窦和徐光启的合作，他们在清代之前津南地区的小站稻种植活动中扮演着重要角色。早在宋、辽对峙时期，何承矩就提出了在今津南一带屯田种稻的想法，并且得到了宋太宗的支持。在元代，直沽沿海口一带继续进行了屯田种植。
明代是小站稻种植活动最为繁荣的时候。明成祖朱棣派遣功臣亲兵大批移民到津南开荒种稻，而丘浚则提出华北滨海平原皆可广行水利化斥卤为良田。万历二十五年春，户部奏称天津沿海一带可以种嘉禾，因此设立印照，让军民共同开垦，这样做后几年即可收税。
汪应蛟任天津海防巡抚时，他看到葛沽、白塘口等地的田地都被污染，但当地人说这片土地不可耕作。汪认为，只要有水，就能使土地变得肥沃，因此于万历二十八年，在白塘口、葛沽两处招募民众实行军垦民种5000余亩，其中2000亩是水田，每亩最高收入四五石。此后，还陆续开发了其他地方。
他们采用的是江南围田耕作方法，以“求、仁、诚、足、愚、食、力、古、所、高”10个字命名，这就是著名的“十字围”。这种围田格局是“一面滨河，三面开渠，与河水通”，深度各1.5丈，四面筑堤防止水涝（堤高厚各7尺），并且设置中间沟渠以便排放尾水，使土壤盐分降低。这一种方法适用于低洼或地下水丰富的地方植稻。
清代诗人华长卿有《十字围》诗：“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。”此外，当时还有其他科学家，如徐光启，他因为修历书而受到不满，最终来到天津。他在这里先后四次屯田，并将他的经验总结于《农政全书》中。他注意到天津附近有一片荒废的大面积土地，可以用来种植粮食，而且由于其位置靠近大江，所以很适合作为岸备涝和车备旱用的农场。而他还发现了一些无主无粮的地块，可以由人们自由开垦并牧牛羊，这些措施极大地推动了当地农业生产力的发展。
徐光启还试验性地引入了江南的一些新技术，比如倒茬轮作，即棉花与玉米交替播種，以节约用水，同时也能够改善土壤质量并减少病虫害。这项技术至今仍然被使用，它不仅提高了产量，还能够改良土质，为菜园提供肥料。此外，他还研究过如何通过施肥来改善盐碱性土壤的问题，并认识到初期不要立即在重碱性的土地上栽培 稻谷，因为洗去过多盐分可能会导致更大的损失。不过他最终还是成功把来自江南的优良品種帶來並種植，並且采用類似的技術以防止周圍地區返回為鹵液，以及消滅病蟲害和雜草，這個輪作系統後來一直應用於新中國成立後的小麦和菜園，也能節省用水還能治療鹵液問題並消除病蟲害雜草這個技術對當時農業產出巨大的影響。
