Едва ли можно оспорить мысль, что леса, покрывающие значительную поверхность стран, существенно влияют на количество выпадающей и задерживаемой атмосферной влаги. Это влияние выражается количеством дождей, которые в лесных местностях бывают гораздо чаще, чем в открытой степи. Флоринский называл две причины этого. Так, по его словам, первая заключается в ветрах, не имеющих преграды в открытой степи и потому разгоняющих облака, а вторая - в том, что лес имеет особенное свойство привлекать атмосферную влагу, притягивать дождевые облака, задерживать их над данной местностью. Флоринский отмечал, что наука того времени не до конца понимала в чем заключается это свойство леса, но оно существовало, что показывали ежедневные наблюдения на пограничной полосе между степной и лесистой местностью. Лес сохранял значительное количество снегов, замедлял их таяние, вследствие чего весенние воды в лесных местностях не стекали так быстро, как в степных, и дольше задерживались в почве. Кроме того, лес, составляя преграду ветрам и прикрывая поверхность земли от солнечных лучей, противодействовал быстрому испарению почвенной влаги. В силу этого, истребление леса влияло на уменьшение количества воды в данной местности.

По словам Флоринского, леса влияли на орошение страны только в том случае, если они покрывали значительную часть ее поверхности. Отдельные лесные оазисы, небольшие рощицы, окруженные голой степью, были не в состоянии произвести существенной перемены в ее метеорологическом характере. Это было замечено в хивинском оазисе, в Туркестане, в местах, где сохранились лесные участки Оренбургской степи. Поэтому он считал, что искусственное разведение лесов, с целью влияния на климат и орошение, могло бы принести пользу только тогда, когда эти леса примыкают к лесным местностям и занимают значительное пространство.

Флоринский писал, что благодаря примеру Пруссии, вопрос о разведении лесов в России был поднят самим правительством и даже поощрялся им. В 1870-е годы этот вопрос стал темой бурных дискуссий если не всего народа, то некоторых степных помещиков, много трактовавших об этом вопросе и пытавшихся приступить к его осуществлению. Однако из-за того, что эти попытки и надежды относились исключительно к степным, безлесным и безводным местностям, они не имели успеха. Первый опыт облесения искусственным путем в больших размерах был испробован в 1840-х годах в Калмыцкой степи. По проекту полковника Фреймана, предполагалось развести хвойный лес на песчаной почве внутри степи и по Манычам, а на низменных местах реки Волга и ее притоков рассадить мелкие породы ивы, ветлы, осокоря и т.п. Искусственное лесоразведение производилось двумя способами. Первый состоял в том, что древесные семена сеялись на обработанных питомниках, всходы пересаживались в школы и затем молодые деревца в плантации. Другой способ заключался прямо в посадке кольев и черенков из местных и привозных пород. В первые два года было посеяно 123,5 пуда семян на 31,5 десятине и посажено ветловых кольев 22 800 штук на 20 десятинах. Это было в 1846 году, а к весне 1848 года из посаженных кольев осталось только 3 300, а посевы почти все уничтожились. В последующие годы было засажено несколько новых плантаций и образцовых садов, которые с каждым годом старались расширить, так что в течение пятнадцати лет было посеяно 394 пуда различных семян и посажено 1 503 075 кольев и черенков на пространстве 743 десятин. Работы эти обошлись калмыцкому народу около 30 000 рублей деньгами и 400 000 пеших рабочих дней (считая по 20 к. в день = 80 000 рублей) и 40 000 конных (считая по 50 к. каждый = 20 000 рублей), следовательно, всего около 130 000 рублей. В 1861 году от всего этого искусственного лесоразведения сохранилось не более ста десятин и то не дубового, не пихтового, не соснового леса, а почти исключительно ветлы и осокоря, т.е. таких пород, которые в степи легко приживаются на влажной и низменной почве. Такой же результат вышел и от разведения при селениях образцовых садов, стоивших больших усилий и расходов и не принесших существенной пользы. Остатки разведенных лесов, стоившие в течение 15 лет не менее 1 300 рублей за десятину (не считая семян и многих побочных расходов), требовали постоянного ухода и искусственной поливки, что также далеко не обеспечивало их дальнейшее существование. Такой же результат оказался от лесоразведения и в других степных местностях, а также в небольшом каравано-сарайском саду в Оренбурге. Несмотря на его искусственное орошение, проведенные канавками из городского водопровода, деревья сохли и плохо развивались. То же самое было в Одессе и многих других степных городах. Опыты искусственного лесонасаждения в Оренбургской степи также не возымели никакого результата. Около Иргиза, в форте №1 и в форте Перовский, удалось развести несколько тальников и тополей, но только на низких, поемных местах, где деревья этого вида могли расти сами собой.

Флоренский отмечал, что полученный опыт не позволял российскому правительству отказаться от дальнейших усилий и надежд по обширному лесоразведению в глубине степей. Вместе с тем, он считал, что если бы и оказалось возможным развести в степи хоть малое количество леса, то только на местах около озер и речек, при благоприятных условиях почвы, притом развести не крепкие породы лесов, а лишь такие, какие могут здесь расти, именно тал, ивняк, осокорь, саксаул и отчасти тополь. Однако пользы от этого, по его словам, было бы мало, затраты бы себя не окупили, а такие леса могли бы служить лишь защитой для кочевников от зимних вьюг и непогоды.

Высказывая это мнение, Флоренский писал, что мысль об уместности лесоразведения в России могла быть весьма полезна в экономическом и в климатологическом отношении, но только не в степи, а в местностях, достаточно орошенных. Он считал, что в средних губерниях, жалующихся на недостаток леса, следовало разводить его с одной стороны, как ценный экономический продукт, с другой – как средство против угрожающего в будущем безводия. По плану Флоренскоо, распространяя леса по окраинам степей, можно было постепенно подвигать их дальше и дальше вглубь степи по верховьям и течению рек. Относительно Оренбургской степи можно было взять за исходную точку лесоразведения Челябинский, Троицкий и Верхнеуральский уезды, верховья Тобола и Ишима с их притоками, где уже существовали леса и где были условия для их произрастания. Кроме старых лесов, здесь встречались молодые естественные поросли. Таковым был лес Бель-Агач на востоке от Терсека, развившийся сам собой от занесенных ветром семян. При старании и настойчивости вся эта местность, от Троицка до Оренбургского укрепления, могла быть покрыта лесом. Этот участок, проникая в глубину степи, мог бы служить оплотом против песков и ветров и, занимая площадь водораздела Тобола и Ишима с притоками с одной стороны, и Тургая - с другой, дал бы питание степным рекам.

Однако, не имея возможности привлечь влагу в степь посредством искусственного разведения лесов, приходилось обратиться к другому источнику для поддержания степной растительности и культуры - искусственному орошению. Этот паллиативный способ с давних времен практиковался в безводных пустынях Великой степи, где он считался почти неизбежной принадлежностью земледелия и путем опыта достиг совершенства. Оросительные канавы (арыки) обеспечивали обильные урожаи полей, давали возможность для разведения садов. Посредством этих канав безводная и бесплодная почва превращалась в цветущие оазисы, как например, хивинский оазис и большая часть местностей в Туркестане, Персии, в Закавказье, в Китае и т.д.

В 1870-х годах с этой целью была образована особая акционерная компания со значительным капиталом, предполагавшая устроить искусственное орошение южных и юго-восточных степей. Воду при этом рассчитывали провести частично из существующих рек, частично из искусственных водохранилищ (прудов, запруженных балок), в которых задерживались и сохранялись весенние воды.

Относительно этого способа Флоренский писал, что он применим и выгоден только в том случае, когда существовали обильные источники водоснабжения. Поэтому в Казахстане искусственное орошение практиковалось только вблизи больших рек и в горных долинах, снабженных горными водами. Оттого этот способ имел только ограниченное применение: орошаемое пространство не расширялось дальше определенных границ, не могло производиться в любой местности. Поэтому приходилось сообразоваться с количеством имеющейся воды и с положением местности.

Количество весенних вод часто колебалось, в зависимости от количества снегов и быстроты их таяния. Малоснежные зимы, после которых обычно и бывали более ощутимые летние засухи и большая потребность в орошении, давали недостаточный запас в водохранилищах. Сверх того, здесь появлялся немаловажный вопрос о сохранении воды в запрудах, о предотвращении сильного испарения и просачивания в почву. Дело в том, что вода в запрудах, представляя значительную поверхность, быстро испарялась, так, что в сильную засуху пруды могли совсем пересохнуть. Доказательством этому служили многочисленные степные мелкие озера. Если они не питались подземными ключами, а наполнялись только весенней водой, то обычно среди лета полностью пересыхали. Кроме того, в больших скопах стоячая вода, разогретая солнцем, быстро портилась, зацветала, что при ветрах, несущих много песку и пыли, и при обильных водных осадках, очень скоро засоряла пруды и уменьшала их вместимость.

Наконец, все эти сооружения требовали значительные расходы по устройству и ремонту, которые ложились тяжелым налогом на земледельческую промышленность, и только опыт мог разрешить, насколько эти расходы будут окупаться усиленной производительностью почвы.

Говоря об искусственном орошении нельзя не принять во внимание то обстоятельство, что оно применимо не на всех почвах. В степных пространствах было много таких местностей, которые, при песчаной подпочве, не задерживали влаги. В пример Флоринский приводил Оренбург, в котором ни арыки с приточной водой, ни ручная поливка не поддерживали растительность. Вода, быстро впитываясь в почву, проходила через нее насквозь, в подпочвенные, водопроводящие слои, унося с собой значительную долю растворимых частиц, необходимых для питания растений. Оттого в Оренбурге не удалось развести ни садов, ни даже огородов. То же самое встречалось во многих других местах, предназначаемых для искусственного орошения. В среднеазиатской степи этого затруднения не было, потому что там почва повсюду глинистая, следовательно, удобная и для проведения оросительных канав, и для сохранения напускной влаги в верхних слоях обработанных полей.

По поводу проектированной системы искусственного орошения, Флоренский писал следующее:

«1. Эта система, как средство для оживления страны, должна считаться не более, как временным, далеко не прочным паллиативом. Она не может обеспечивать плодородия почвы на очень продолжительный срок, ибо сама по себе эта мера не в состоянии изменить климатических условий и противодействовать постепенному обсыханию почвы. Рано или поздно это обсыхание, без противодействия ему другими способами, достигнет таких размеров, что искусственно орошаемая страна может превратиться в безводную степь, на которой запустевшие оросительные канавы будут представлять собой только мертвые следы когда-то бывшей здесь культуры.

2. Система орошения, предполагающаяся в русских степях, по своей новости и по неиспытанности почвенных условий, должна быть вводима с осторожностью, сначала небольшими участками, а не в виде грандиозного предприятия для того, чтобы опытом убедиться в ее состоятельности. В противном случае можно рисковать потерей значительного капитала, и таким образом, вместо улучшения степного хозяйства вызвать разорение акционеров и землевладельцев.

3. При введении искусственного орошения, как временной меры, не следует забывать других способов для противодействия безводию степи, например, сохранения и разведения лесов по окраинам степи. Под охраной орошения успех этого дела, может быть, был бы ощутительнее, а вместе с тем разводимые леса по верховьям рек и около искусственных запруд упрочивали бы и самую систему орошения, предохраняя ее от истощения влаги. При таком совместном действии лесов и водопроводных канав, может быть, действительно удалось бы воскресить пустыню и предотвратить грозящую опасность безводия для культурных степей, если бы за это дело взяться систематически и настойчиво, надвигая лесную растительность от периферии степи, т.е. действуя в обратном отношении с поступательным движением степей. Такой настойчивый и стройный образ действий был бы возможен при интенсивном хозяйстве, при скученности населения, при отсутствии запасной производительной территории для переселений. Едва ли этого можно ожидать теперь, когда Россия обладает громадным запасом, хорошо орошенных и плодородных стран (Сибирь, Кавказ, Амурская и Приморская область). В случае крайности, с точки зрения личного интереса, легче переселиться в эти плодородные пустыри, чем предпринимать колоссальный труд борьбы со степями. С точки зрения государственной, напротив, эта борьба необходима безотлагательно, и потому правительство могло бы употребить к этому все зависящие от него меры»

Также в деле водоснабжения степей важно упомянуть еще один европейский способ - артезианские колодцы. К этому способу можно было прибегнуть в самом крайнем случае, да и то с весьма сомнительной надеждой на успех. Произведенные опыты, проделанные до 1876 года, показали, что артезианские колодцы обходились слишком дорого и выполнялись неудачно. В Москве и Петербурге расходы на бурение перешагивали вторую сотню тысяч рублей, но дело все еще не было закончено. Колодец, заложенный в Крыму, оказался не в лучших условиях. Между тем, в Крыму, Москве и Петербурге условия для получения артезианской воды по геологическим соображениям были гораздо благоприятнее, чем в степях. Степи не представляли собой замкнутых котловин, были сложены из горизонтальных, образовавшихся из громадных осадков на бывшем морском дне, пластов. Толщина этих осадков должна была быть весьма значительна, так как степь представляла собой открытое море, а не его прибрежье. Поэтому бурение этих пластов с целью получить со дна древнего морского бассейна артезианскую воду требовало громадных расходов и, более того, было делом крайне рискованным. Может случиться, что артезианский колодец, поглотив в себя не одну сотню тысяч рублей, не давал требуемого количества воды, или давал соленую почвенную воду. По мнению профессора Кемтца, сама попытка добычи воды в степях артезианским способом показывала лишь совершенное непонимание физических оснований артезианских колодцев. В пример успехов артезианского бурения обычно ставили Алжир. Однако там эти колодцы находились не в открытой пустыне Сахара, а в той ее части, которая отделилась от нее в виде залива и замкнута с трех сторон возвышенностями, имеющими до 3 000 футов высоты над уровнем океана. Такие условия существовали только в Крыму и в некоторых местностях Туркестана и Закавказья. Но и здесь сооружение артезианских колодцев с целью получить воду для орошения не могло быть предпринято как частная экономическая мера, ибо неопределенность и значительность затрат парализовало бы ее практическое применение.

Взвешивая все предлагаемые меры и способы к орошению степей, Флоринский пришел к заключению, что ни одна из них ни сама по себе, ни в совокупности не удовлетворяла потребностям того времени. Самая прочная из них - система лесоразведения - могла обещать результат только в отдаленном будущем. Между тем, степи сохли, плодородие их уменьшалось с каждым годом, поля угрожали превратиться в бесплодные равнины, мощный и тучный чернозем мог быть погребен под толстым слоем наносного песка, как это отчасти уже и происходило в более отдаленных оренбургских степях. Флоринский писал, что необходимо отыскать верное и более близкое средство борьбы с этим грозным будущим, нужно во что бы то ни стало отыскать неиссякаемый источник влаги для орошения степей.

Таким источником могла быть только атмосфера. Если взять во внимание протяжение морей, занимающих 3/4 земной поверхности, и количество постоянного их испарения, то становится ясно, что влаги, уносимой в атмосферу, больше, чем достаточно для обильного орошения всей земной суши. Источник атмосферной влаги неиссякаем, но беда в том, что эта влага выпадает на сушу неравномерно. Следовательно, разрешение вопроса об орошении сводилось к тому, чтобы отыскать средства и способы регулировать атмосферную влагу, задерживать испарения над данной местностью, содействовать искусственному образованию дождей.

При нынешнем состоянии естественных наук, при многочисленном сыром материале метеорологических наблюдений, при некоторых успехах аэронавтики, при довольно обширном обладании силами электричества мы имеем уже значительную базу для более подробного изучения законов движения атмосферной влаги и образования дождей. С помощью этих данных, сопоставляемых и видоизменяемых путем прямого научного опыта, можно приблизиться к разрешению искомого вопроса.