Берега Оки Вильямс изучает на всем протяжении реки от ее верховьев в районе Орла до устья у Нижнего Новгорода, где она впадает в Волгу; но особый интерес для экспедиции представляли местности в верховьях Оки. Леса этого приокского края были разделены на 128 отдельных участков. Нужно было иметь энергию и выносливость Вильямса, чтобы суметь, используя лодку, лошадь и прежде всего свои собственные ноги, посетить все эти участки.
Экспедиция установила, что в бассейне Оки, от ее истоков до впадения в нее реки Ракитны, леса оказалось всего лишь 3,5 процента от общей площади земли, а в 1860 году, по старым планам, собранным экспедицией, — 7 процентов. Таким образом, было установлено, что в течение каких-нибудь тридцати лет в этой местности уничтожена половина всех лесов. При этом леса сводились не только на ровных местах, но и по крутым склонам, берегам реки, откосам оврагов. В результате таких хищнических вырубок леса снега таяли теперь гораздо быстрее, паводки на реке отличались большой силой, но были кратковременные почвы безвозвратно теряли нужный им запас влаги, растущие овраги отвоевывали все новые и новые участки некогда плодородных земель. Экспедиции удалось сделать одно очень ценное заключение: оказалось, что «все деятельные вершины оврагов и лощин находятся вне лесной площади». Это было еще одно доказательство положения, установленного Докучаевым, что эффективно бороться с образованием новых оврагов можно только при помощи лесонасаждения.
Особенно бурно росли овраги в окрестностях деревни Каменки Орловской губернии. Здесь Вильямсу удалось наблюдать, >как сами крестьяне принимали меры по укреплению оврагов с помощью различных простейших деревянных сооружений. Но проку из этих начинаний было мало, потому что в каких-нибудь 100 саженях от этого места земля принадлежала другому владельцу, который и не думал принимать участия в борьбе с оврагами. Вильямс начинал осознавать, что не только исследование оврагов должно носить «площадной характер», но и борьба с оврагами должна сразу охватывать по единому плану большие территории. Частная собственность на землю мешала этому.
Из работ А. Н. Энгельгардта Вильямс знал о большом значении русских фосфоритов — местного фосфорного удобрения. Путешествуя по Окскому бассейну, он тщательно отмечал все месторождения фосфоритов. Он писал в своем предварительном отчете о полевых работах 1894 года, что им «для Окского участка может быть составлена карта распространения фосфоритов».
