宋应星的《天工开物》中提到北方水田“亩收麦一石为常，大丰可至二石。”
《农政全书》是崇祯十二年刊行，而《天工开物》是崇祯十年刊行。都是影响巨大的明末工农科技着作。
两相印证之下，可知明末时北方的小麦产量普遍在每亩一石左右，这一产量水平仅能维持基本生存，且严重依赖杂粮补充，可知明末北方的农业经济极其脆弱。
而《农政全书》中记载，江南水田：“中岁亩收米二石五斗，折稻谷约四石。”
为什么南稻北麦的收成差距如此之大？
一、施肥：南方多用河泥、豆饼、河草沤肥施肥，肥源充沛。而北方少河，人畜肥多不足。
二、浇水：南方多河，水转翻车、筒车等水利工具亦节省人力。而北方多旱田，大多靠天吃饭。
其次还有种植技术、组织能力、及种子等各种因素，使得北方的粮食产量严重落后南方。
周怀民把这些知识一一和几位讲明，并总结道：“格物堂各位前辈，总而言之，想提高粮食产量，只需抓三点：一是浇水，二是施肥，三是种子。这三者都有改良的方法。”
其中一个老农道：“东家，这些咱也是都清楚，只是一直苦于没有你的抽水机，也没有你的改良肥。也只能靠天下雨吃饭。”
另一老农道：“种子现在都是各家收麦后，捡颗粒饱满的，留做种子。用心的人家，种子都是个个挑选出来的，这还怎么改良呢？”
在《农政全书》中，提到选择优良单株、适时收获、保存种子等方法。此外，还有不同作物种子的处理方式，比如晒种、浸种等。
但能被写进书里，也仅限于代表当时的农事最高水平。而明末这种农事经验交流极其低下，缺乏专业的农事研究机构，村民一辈子都不出县的时代，大多村民只是按照经验稍微选一些颗粒饱满的麦子留做种子而已。
在此时的明末，优选种子有两个最简单有效，立竿见影的办法：
一、单株优选：在麦田中标记杆壮、穗大的植株，单独留种；类似后世的系统选育。
二、异种杂交：把本地的优选麦种，与百里外的优选麦种杂交，避免近亲退化。
周怀民把这两个办法一一和老农们讲：“我让国栋从临清带来了一些其他地区的麦种，你们从中再择优，与我们本次试验田优选出的种子，再选出一块试验田进行杂交种植。”