Известный экономист и агроном В. И. Ковалевский в своем докладе «Запросы современного сельского хозяйства к естествознанию», подчеркивая значение почвоведения для сельского хозяйства, отмечал: «Говоря об этой основе всего сельского хозяйства, я должен прежде всего назвать имя профессора Василия Васильевича Докучаева, с которым связаны главнейшие за десять лет успехи в области географического, естественноисторического и отчасти экономического изучения русских почв. Новизна методов, обилие добытых фактов, оригинальность и важность выводов характеризуют его работы. Ему же принадлежит громадная заслуга — создание целой школы почвоведов».

Находясь в Германии, Вильямс ни на один день не отрывался от интересов русской науки. Но он не ограничивался тем, что сам глубоко изучал все новейшие достижения русских ученых. Испытывая законное чувство гордости за своих соотечественников, он широко знакомил с успехами русской школы почвоведов своих немецких коллег. Он не только и не столько учился в мюнхенской лаборатории Вольни, сколько делился богатейшими результатами научной деятельности Докучаева, Костычева и других русских ученых с профессором Вольни и его сотрудниками. От Вильямса они узнали о той широте подхода к изучению почв, которая отличала корифеев русского почвоведения. Вильямс не ограничился устными беседами с учеными Мюнхена, — он решил ознакомить более широкие круги немецких ученых с работами русских почвоведов, и для этого он написал и опубликовал на немецком языке, в журнале, издававшемся Вольни, ряд подробных рефератов о трудах Костычева и прежде всего его доклад на VIII съезде русских естествоиспытателей и врачей. Этот доклад, озаглавленный «Связь между почвами и некоторыми растительными формациями», намечал совершенно новый, неизвестный за границей подход к изучению взаимосвязей между почвами и растениями и вскрывал характер тех многосторонних воздействий, которые оказывают на почвы разные группировки растений.

В других своих работах Костычев пришел к выводу, что хорошая структура почвы является главнейшим условием высокого ее плодородия. «Комковатое строение пахотного слоя и в особенности верхнего слоя пашни, — писал Костычев, — наиболее благоприятно для сохранения в почве влажности и для усиления плодородия почвы вообще»: Выдающийся русский исследователь сразу пошел Дальше Вольни и других зарубежных ученых, полагая, что структура почвы влияет не только на ее влажность и воздушный режим, но и на пищевой режим, а значит, и плодородие почвы в целом.

Костычев в результате своих полевых наблюдений и экспериментов установил, что структурная почва не только хорошо «собирает» влагу, но и бережно ее хранит, затрудняя ее бесполезный уход обратно в атмосферу.

Много путешествуя по России, особенно по ее черноземной полосе, ученый установил, что хорошей структурой обладают «нови», то-есть земли, недавно распаханные. В почве же, которая много лет подряд обрабатывается, структура распыляется, делается непрочной, и плодородие такой почвы резко снижается.

В отличие от западноевропейских «агрофизиков» Костычев прекрасно понимал, что одними механическими приемами, то-есть обработкой, как бы хороша она ни была, нельзя коренным образом помочь восстановлению утраченной почвенной структуры. Костычеву принадлежит честь установления тех природных условий, которые воссоздают структуру почвы, возвращают ей утраченное плодородие. Он заметил, что на «залежах», или «перелогах», иначе говоря, на землях, оставляемых на длительный отдых, структура медленно, на протяжении примерно двух десятилетий, восстанавливается, потому что на залежах постепенно восстанавливается группа растений, которая наблюдается и на новях.

В отличие от Вольни Костычев подошел к этому явлению с учетом того огромного влияния, которое оказывает биологический фактор на все свойства почвы.

Хорошая структура новей объясняется воздействием на почву многолетних злаковых растений.

Изучив влияние растительных формаций на развитие почвы, Костычев сделал на основе своих теоретических исследований важнейшие практические выводы и предложил ускорять восстановление структуры на залежах путем подсева злаковых трав. Он также советовал вводить кормовые многолетние травы в севооборот.

В своей книге «Возделывание важнейших кормовых трав», изданной в 1886 году, то-есть за несколько лет до поездки Вильямса за границу, Костычев писал, что «введение кормовых трав в севооборот… представляет коренное улучшение хозяйства», что «действие кормовых трав на почву совсем не ограничивается тем, что при лучшем кормлении скота получается больше навоза для удобрения полей; кормовые травы уже до скармливания скоту улучшают почву в значительной степени».

Ученый подчеркивал, что у нас в России попытки разведения кормовых трав на полях «начаты уже очень давно, но все эти начинания при крепостном праве не могли иметь серьезного значения».

Костычев доказывал, что травосеяние возможно и выгодно не только в лесной и центрально-черноземных областях, но и в засушливых районах нашего степного Юга. Это обосновано многими успешными опытами русских агрономов, которыми, по словам Костычева, «выработаны были приемы, подходящие к русским условиям, и в деле разведения кормовых трав, как и во многом другом, мы можем теперь основываться на своих, а не на заграничных исследованиях».

Проведенный Костычевым анализ процессов, протекающих в перелоге и приводящих к обращению выпаханной полевой почвы вновь в состояние целинной степи, Вильямс назвал «блестящим классическим анализом».

Таким образом, учение Костычева о почвенной структуре, ее значении и методах восстановления по своей широте и обоснованности не могло итти ни в какое сравнение с механистическими и односторонними представлениями о строении почвы немецких агрофизиков.

С новейшими взглядами русских ученых в области почвоведения и агрономии, прежде всего с взглядами Костычева и Докучаева, Вильямс и знакомил своих немецких коллег.

Работая в лаборатории Вольни, Вильямс систематически готовился к своей будущей научной и педагогической деятельности на родине. Он разрабатывал программу того курса общего земледелия и почвоведения, который он собирался читать по возвращении в Москву студентам Петровки. Он изложил программу своего курса на шестидесяти страницах большого формата и отправил ее из Мюнхена в Петровскую академию в качестве отчета за очередное полугодие своей заграничной командировки. Он надеялся, что к моменту его возвращения в Москву программа эта будет уже утверждена и он сможет начать чтение лекций.

Осенью 1891 года Вильямс после двухлетнего пребывания за границей вернулся вместе с женой в Москву. За эти два года он многое успел изучить и освоить; особенно большое значение имела для него работа в Пастеровском институте, глубокое проникновение в сущность микробиологических процессов, совершающихся в природе. Работая у Пастера, Вильямс навсегда сохранил любовь и уважение к этому великому микробиологу. Вильямс узнал также природу Франции и Германии, познакомился с западноевропейской агрономией и на личном опыте убедился в ее невысоком уровне. Показателем этого уровня было широко известное руководство немецкого агронома Розенберг-Липинского «Практическое земледелие», ядовито названное Вильямсом «пародией на земледельческую науку». Это сочинение получило в шестидесятых-семидесятых годах XIX века такое широкое распространение в Западной Европе, что Костычев решил перевести его на русский язык, потому что в России, кроме фундаментальной «Настольной книги для сельских хозяев», созданной под руководством Стебута, не было систематического руководства по земледелию. Но когда Костычев принялся за перевод, он убедился в совершенной несостоятельности этого немецкого руководства. Костычев подверг его коренной переработке, оставив без изменения, в сущности, только фамилию автора.

Вильямс знал и немецкий оригинал и вышедший в 1884 году русский перевод и, давая свою убийственную оценку сочинению Розенберг-Липинского, подчеркивал: «Я здесь говорю про немецкий подлинник, ибо русскому переводу его придан настолько научный характер, что он более заслуживает название самостоятельного научного трактата, чем перевода».