Фергана представляет собой глубокую межгорную долину овальной, вытянутой с востока на запад, формы, открывающуюся на западе узким прорывом р. Сыр-Дарьи. Примерно по продольной оси ее (несколько прижимаясь к северу) проходит главная водная артерия долины — р. Кара-Дарья, на западе, после слияния ср. Нарыном, приобретающая названиеСыр-Дарьи. Эта водная магистраль является в настоящее время основным базисом эрозии долины. С севера, востока и юга к нему устремляется с гор большое количество потоков (Майли-Сай, Ак-Бура, Исфайрам-Сай, Сох и др.), не доходящих одиако в настоящее время до Дарьи, а разбираемых на орошение. Все водные потоки несут из гор колоссальное количество наносов, обычно мелкоземистых, в периоды же паводков — и грубых, до галечников и камней включительно. Эти пролювиально-аллювиальные наносы и слагают собой в главной массе грунты Ферганы, располагающиеся закономерно по крупности: по периферии долины галечниковые, в центре же и в западной части по преимуществу мелкоземистые. Эти последние кроме того в недавнем прошлом были в значительной мере переработаны Кира-Дарьинским потоком (бывшим тогда более мощным), и потому грунты носят здесь ясный характер древнего аллювия, тонкого по механическому составу, но всегда перемежающегося с галечниковыми и песчаными слоями. Мелкоземистые отложения в дальнейшем под влиянием общих процессов почвообразования видоизменились и приобрели лессовый характер. Ферганские лессы обычно отличаются от других аналогичных туркестанских образований большей своей глинистостью. Для иллюстрации приведем анализы правобережья Кара-Дарьи (Вутта-Кара) и левобережья (Андижанское опытное поле, табл. 148):

Долина в целом обладает двумя резко выраженными системами уклонов: с востока на запад и с севера и юга по направлению к центру долины. На западе и в центре эти уклоны становятся значительно меньшими, чем по периферии. Здесь же, как мы видели, концентрируется и наибольшая толща мелкоземистых отложений. Вce это вместе создает существенные различия гидрологического режима се верных, восточных и южных окраин, с одной стороны, и центра и запада долины — с другой. Если все первые районы характеризуются хорошей дренированностью и глубокими грунтовыми водами, то вторые, наоборот, имеют слабо обеспеченный сток, и здесь широко развиты явления подпора грунтовых вод и заболачивания. Все это вместе существенно отражается на характере почвенного покрова долины и условиях ведения сельского хозяйства.
Почвенные разности Ферганы схематически можно разбить на две группы: 1) сероземы и 2) влажнолуговые почвы различных степеней осолонения, вплоть до солончаков.
Нормальные сероземы географически развиты в общем слабо, занимая лишь самые окраины долины на высоколежащих пролювиальных суглинках. Главные их массивы расположены в районе Наманганском, Ошском и восточной части Андижанского. Значительное развитие имеют сероземы щебенчатые, особенно в Наманганском районе, где и суглинки обычно более пылеваты и песчанисты.
Несомненно, господствующая роль в почвенном покрове Ферганы принадлежит влажнолуговым (гидроморфным) разностям, занимающим всю центральную и западную Фергану. Как по условиям своего залегания, так и по современному своему состоянию они весьма разнообразны. Так некоторые районы (ближайший к Андижану, на правом берегу Кара-Дарьи — система Майли-Сая) лежат достаточно высоко над современным базисом эрозии или близко подстилаются галечником, и потому почвенный покров их сохранил следы своей бывшей гидроморфности лишь в виде несколько повышенной гумусности (2,0—2,5%). Осолонение их ничтожно. Большая же часть территорий (левобережных) лежит однако в гораздо более тяжелых гидрогеологических условиях. Геологически они представляют собой мощную свиту слоистых аллювиальных отложений пестрого механического состава с количеством глины в отдельных слоях от 15 до 70% и выше. Рельеф их чрезвычайно плоский, с ничтожными уклонами порядка 0,0 002—0,0 004. Сюда поступает большое количество вод, как паводковых горных речек, так и сбросных, из орошаемых оазисов. Кроме того, по-видимому, район испытывает частично и подтопление напорными грунтовыми водами, движущимися с предгорий. Грунтовые воды обычно высоки — от выходов на поверхность и обычно не ниже четырех метров. Они испытывают очень слабый отток и потому резко поднимаются при орошении. Минерализация их как правило значительна (4—100 г на литр). Характер осолонения, по-видимому, правильно изменяется в том смысле, что на востоке доминируют сернокислые соли, на западе же большую роль приобретают соли хлористые. Так например по некоторым профилям с востока на запад зарегистрировано: в районе Шарихан-Бостона 6,8% хлора в составе солей, в урочище Бус 15,5% и в Кара-Калпакской степи до 26%. В самых поверхностных горизонтах почвы хлор приобретает тогда господствующее место.
В таких гидрогеологических условиях развивается пестрый комплекс гидроморфных почв самых разнообразных степеней осолонения, вплоть до солончаковых с 60% солей в верхней корке. Господствующие степени осолонения не достигают таких величин, но измеряются все же целыми процентами (3—4%).
Население до сих пор было в состоянии осваивать такого рода территории лишь небольшими пятнами и с затратой громадных усилий на сооружение примитивных водоотводящих (дренажных) канав, зимние поливы и на специальные агрикультурные приемы, как посадка растений в глубокие борозды, подбор солевыносливых культур и пр. В настоящее время проработана общая схема мелиоративной реконструкции Ферганы.
В пределах этой схемы валовой земельный фонд исчислен в 2 млн. га, из них пригодных к орошению нетто, при 84% использовании, 1 210 000 га. По общей мелиоративной оценке этот фонд разбивается следующим образом:

Под землями «условно-годными» понимаются главным образом галечниковые конуса выносов, бедные мелкоземом. К землям, требующим тяжелых мелиораций, относятся такие, которые кроме обычного дренажа требуют еще дополнительных затрат на раскорчевку, планировку и т. д. Из этой сводки видно, что более половины земель Ферганы требуют мелиораций.
В связи с этим проектом получен ряд новых данных по мелиоративной характеристике солончаков Ферганы.
Так А.П. Розанов подверг большой ряд солончаков исследованию с целью выяснения степеней развития солонцеватости при их промывке. Большинство солончаков было хлоридо-сульфатными с большим количеством гипса. В качестве метода исследования были применены последовательные водные вытяжки.
Степени исходного осолонения образцов варьировали от 1 до 27% плотного остатка.
Как и следовало ожидать, результаты получились для разных образцов весьма различные. В ряде случаев щелочность при промывках ясно возрастала и появлялась даже нормальная сода. В Других случаях ясных признаков солонцеватости не обнаруживалось.
В качестве общих, выявленных экспериментально моментов, нужно отметить два: 1) солонцеватость, выступающая в максимуме в момент выщелачивания воднорастворимых солей, довольно быстро исчезает при дальнейших промывках. Это свидетельствует и для ферганских почв о значительной активности карбоната кальция так же, как это было отмечено нами ранее для Голодной степи; 2) абсолютные степени солонцеватости оказываются во всех случаях незначительными. Это также совпадает с показаниями для голодностепских почв и является следствием малой общей емкости поглощении ферганских почв (около 10 м/экв.).
К сожалению до настоящего времени остается невыясненной с.-х. значимость этих малых степеней солонцеватости, или, говоря в общем виде, вообще последствий промывок местных солончаков.
Дело в том, что в западной Фергане весьма широко наблюдаются явления угнетенного развития культур на землях промытых и уже не содержащих заметных количеств воднорастворимых солей. Одновременно с этим в практике местного земледелия широко развит прием удобрения полей сырыми гипсоносными породами. Естественно возникает предположение, что здесь мы имеем дело с бытовым приемом борьбы с солонцеватостью. Однако предпринимавшиеся попытки аналитического определения количеств поглощенного натрия не дают достаточно ясного решения вопроса. В последние годы на Ферганской опытно-мелиоративной станции (Коньков) были поставлены специальные опыты гипсования таких плохо плодоносящих пятен полей. Эффект этих опытов оказывается также не вполне ясным. Наиболее заметное и устойчивое повышение урожайности достигается при большой дозе гипса — в 400 ц на гектар. Hа основании этих данных автор исследования склонен перенести центр тяжести вопроса на избыток в почве поглощенного магния, а не натрия.
Таким образом - в целом приходится констатировать, что факт неблагоприятных почвенных свойств после промывок имеет место, но его природа остается пока не вскрытой. Это очередная задача исследований.
В период 1929—1932 гг. на Ферганской опытно-мелиоративной станции (Коньков) получен ряд важных данных по характеристике дренажных свойств местных засоленных почв. Изучение фильтрационных свойств установило весьма высокие значения коэффициента фильтрации, лежащие между 0,0015 и 0, 0046 см/сек., а иногда достигающие даже величины 0,0200.
Действие дрен глубиной 220—270 см распространяется, по кривой депрессии, на расстояния 200—300 м в стороны, особенно при расположении дрен поперек уклона грунтовых вод. Мелкий дренаж (около 1,2 м) действует в стороны на 60—80 м и в общем оценивается как мало пригодный, так как реставрация осолонения в силу высокой минерализации грунтовых вод наступает слишком быстро. Закрытый трубчатый дренаж оказался вполне устойчивым, тогда как открытые дрены глубиной более 2 м и при откосах до 0,5 сильно оплывали и практически оказались непригодными.
Все эти данные с определенностью говорят о хороших перспективах регулирования грунтовых вод в центральной Фергане.

В этот район мы включаем: 1) собственно Голодную степь, 2) Дальверзин, 3) Чардаринскую степь и 4) предгорную равнину вдоль северного склона Туркестанского хребта.
Голодная степь. В геологическом отношении Голодная степь в южной своей части от предгорий Туркестанского хребта и почти до широты г. Мирзачуля сложена пролювиально делювиальной лессовидной толщей, далее же на север, где и расположен современный район орошения, она представляет собой мощную толщу тонких, древнеаллювиальных отложений р. Сыр-Дарьи только с глубины 17—40—70 м, подстилаемых песком и галечником. Однако этот аллювий оказывается настолько древним, что в значительной части своих поверхностных слоев успел уже приобрести ясно выраженный лессовидный характер. От современной долины Сыр-Дарьи этот древний массив отграничивается резким уступом в несколько метров высотой (Киат), постепенно снижающимся и наконец почти совсем исчезающим на северо-западе.
По механическому составу древний аллювий вообще значительно варьирует от тяжелых глинистых разностей до легких суглинков, По химическому составу вся толща отложений является карбонатной, гипсоносной и часто содержащей значительное количество воднотрастворимых хлористых и сернокислых солей.
По рельефу эта часть Голодной степи представляет собой идеальную равнину с чрезвычайно слабым уклоном на север и северо-запад вдоль течения Сыр-Дарьи. Однако большое количество широких и плоских понижений внутри степи создает местные уклоны всевозможных направлений, часто большие, чем общий уклон. Все это создает характерную черту Голодностепского массива — его замкнутость, полное отсутствие обеспеченного стока поверхностных вод.
Грунтовые воды залегают не в галечниках, а значительно выше, в суглинистых толщах. Уровень их вообще по району весьма различен, — от 1,5—2 до 10—25 м. Как общее правило, они солоноваты и содержат от 2 до 10 г солей на литр. Как в силу мелкоземистого характера грунтов, в которых эти воды залегают, так и отсутствия достаточного общего уклона водоносных пластов эти воды в общем являются мало подвижными, застойными, что является следующей существенной характеристикой Голодной степи. Этим определяется и пестрота химического состава вод на близких соседних территориях.
Почвенный покров представлен сплошь сероземами, относящимися к группе светлых, т. е. малогумусных. Для дальнейшего разделения их на подгруппы важнейшее значение с практической точки зрения имеет (помимо механического состава) степень их осолоненности. Уже в первобытном своем состоянии здесь выделялись, с одной стороны, районы явно осолоненные и солончаки (таковы местные крупные понижения, как Джыты-Сай, Сардоба, весь район Шур-Уэякского понижения и зона перехода пролювиальных шлейфов в аллювиальную толщу), а с другой стороны, районы, так называемые не осолоненные, т. е. не содержащие солей совсем или лишь ничтожные количества их, как в верхних 1,5—2 м, так и в более глубоких слоях. Последние расположены по преимуществу на западе и северо-западе степи. Однако эти неосолоненные почвы устойчиво существуют только в своей первобытной обстановке. При орошении, как показал опыт, грунтовые воды здесь всюду поднимаются, и наступают различные степени заболачивания и осолонения. Выше мы приводили яркий пример этого для совхозу Пахта-Арал.
Чтобы конкретизировать представление о местных почвах, приведем некоторые аналитические данные.
Широко развитая разность неосолоненных суглинков может быть иллюстрирована разрезом № 14а (Н. Димо), произведенным примерно на 50-й версте Северного канала, до орошения степи (в 1908 г.) (табл. 150 и 151).

Как видно из цифр, почвогрунт здесь осолонен действительно весьма слабо, а грунтовая вода лежит на 8 м. Ho последняя при общей не сильной осолоненности тем не менее содержит уже около 1,2 г на литр поваренной и глауберовой соли.
В результате орошения грунтовые воды здесь уже через 3—5 лет поднялись примерно до 2 м, а почвы в значительной мере (пятнами) осолонились и приносят во всяком случае существенный ущерб земледелию.
Разности почв, представляющих собой до орошения начальную слабую степень осолонения, иллюстрируются следующим разрезом № 50, произведенным в 8-ми верстах севернее ст. Голодная степь (Н. Димо):

Грунтовая вода здесь была на глубине около 4—5 м. Этот район был захвачен орошением только частично. Тем не менее грунтовые воды поднялись здесь примерно до 2 м, а осолонение почв сделало их непригодными к с.-х. использованию, создав скопление солей в поверхностных горизонтах до 20 и даже 50% в отдельных местах.
Таково общее направление изменений почв в Голодной степи после их орошения без соответствующей водоотводящей (дренажной) сети.
Орошение новых площадей естественно все более нарушает бытовой гидрологический режим степи и повышает угрозу развития заболачивания. Поэтому нормальное существование района нe мыслится без организации сильной водоотводящей сети и частично дренажа. Как общие физико-химические свойства этих почв, так и имеющийся уже довольно широкий опыт дренирования показывают, что при соблюдении этих условий мы получаем здесь прекрасный объект для с.-х. культуры.