Все эти впечатления Вильямс вынес из своей поездки по Америке, особенно по ее «пшеничным фабрикам», по крупным хозяйствам зоны прерий, где возделывалась иногда только одна пшеница.

Почти то же пришлось видеть Вильямсу и в Канаде, хотя здесь последствия хищнического капиталистического земледелия не сказались еще так резко, как в Соединенных Штатах. Из числа канадских земель Вильямса больше всего привлекала плодородная долина многоводного Саскачевана. Этот край был знаменит своей особой, саскачеванской пшеницей, и Вильямс поехал ее посмотреть. Им были собраны образцы семян этой пшеницы, так же как и многих других местных сортов культурных растений, для создания коллекции семян при кафедре земледелия Петровской академии.

Поездка по Дакоте и Канаде освежила Вильямса, несколько отвлекла его от обстановки, господствовавшей на Колумбовой выставке, от чикагского ажиотажа и сутолоки. Но и в «сельских» штатах Вильямса неприятно поразил тот же дух торгашества и жажды наживы, который с такой силой проявлялся в Чикаго. Традиционная американская деловитость нередко походила на самое обыкновенное мошенничество.

Еще в Дакоте Вильямс был потрясен враждебно-издевательским отношением к коренным жителям страны — индейцам, которое усиленно культивировалось американскими властями.

Дакоты — так назывался союз семи свободолюбивых индейских племен Северной Америки — быстро вымирали, лишенные своих земель, ограбленные и бесправные.

Еще более потрясающие картины жестокого отношения к индейцам пришлось Вильямсу наблюдать в западных штатах — Неваде и Юте, куда он отправился в одну из следующих поездок. Здесь переселенные на территории с самыми плохими, бесплодными землями индейцы быстро вымирали. Эти страшные картины, которые Вильямс видел лично, только еще больше усилили его резко отрицательное отношение к американским «порядкам».

Штат Невада почти целиком располагался в пределах так называемого Великого бассейна — ни одна капля воды из этих мест не достигала океана: все здешние реки впадали в соленые озера или терялись в солончаковых песчаных пустынях. Здешние почвы, особенно в долинах, были сильно засолены. Вильямс первый раз в жизни видел такие огромные пространства, покрытые солончаками. В соседнем штате Юта наблюдались такие же природные условия, как и в Неваде. Восточная часть Юты была гористой, а западная представляла замкнутую солончаковую бессточную котловину с огромным Большим соленым озером в центре.

С интересом осмотрел здесь Вильямс гигантские солончаки. Он совершил по солончакам несколько продолжительных экскурсий. На многих участках солей было так много, что поверхность почвы делалась рыхлой и нога буквально утопала в этих «пухлых» солончаках. Так Вильямс ознакомился с мало ему еще известным типом засоленных почв и их своеобразной солянковой флорой.

Климат в Юте и Неваде был сухой и жаркий, земледелие поэтому успешно могло развиваться только при искусственном орошении. Вильямсу удалось осмотреть крупные оросительные системы, которые питались горными реками, а также водой из артезианских колодцев. Здесь, как и в Дакоте, преобладала на полях пшеница и другие зерновые, но кое-где сеяли клевер.

Увидел здесь Вильямс и только начинавшие развиваться плантации хлопка и сахарной свеклы. Поездка в Неваду и Юту была интересной в географическом отношении, но уровень земледелия здесь был невысок, оно носило такой же примитивный и хищнический характер, как и на севере страны.

Гораздо более интересной была для Вильямса поездка в Калифорнию — это «золотое дно» Северной Америки. «Золотые лихорадки» там уже отошли в область преданий, но Калифорния становилась «золотым дном» в другом смысле. Все природные ресурсы края были удивительно богаты: превосходные климатические условия, плодороднейшие субтропические почвы, обилие воды для орошения. Здесь Вильямс увидел много нового — гигантские поля пшеницы, которую сеяли, начиная с декабря, всю зиму, крупные виноградники и табачные плантации, субтропические сады с огромным разнообразием южных плодов: тут были апельсины, лимоны, маслины, миндаль, гранаты, грецкие орехи, великолепные калифорнийские сливы. Успешно развивались чайные и кофейные плантации.

В этом благодатном крае царила жестокая, варварская эксплуатация трудового населения. Особенно тяжелой и бесправной была жизнь негров, находившихся здесь, на хлопковых и иных плантациях, на положении рабов.

Даже и беглое знакомство с субтропической природой и субтропическим сельским хозяйством необычайно расширило кругозор Вильямса. Он теперь был знаком с природой, почвами и сельским хозяйством почти всех зон земного шара.

Американская жизнь произвела на Вильямса гнетущее впечатление, затянувшееся пребывание в Америке тяготило его, и он добился досрочного отъезда на родину. В середине сентября, не дождавшись закрытия выставки, Вильямс покинул Чикаго и пустился в обратный путь, передав свои функции председателя экспертной комиссии своему коллеге по Петровской академии П. Р. Слезкину.

Благодаря этому раннему отъезду Вильямс не стал свидетелем события, разыгравшегося в Чикаго в октябре месяце. Вскоре после официального закрытия чикагской выставки на ее территории вспыхнул по невыясненным причинам грандиозный пожар. Огонь мгновенно охватил легкие выставочные постройки, и под их пылающими обломками погибли тысячи экспонатов. Русские экспонаты почти не пострадали — они были уже упакованы и в значительной части отправлены в Россию.

Так бесславно закончилась чикагская выставка 1893 года.

Семь лет работал Вильямс над изучением вопросов механического анализа почв. Он работал упорно, настойчиво, ставя сотни опытов, совершенствуя и улучшая методы исследования. Месяцы тяжелого труда уходили на то, чтобы убедиться — существующие приемы работы не годятся, они несовершенны, они ошибочны. И Вильямс безжалостно отбрасывал их и приступал к новым опытам. Он понимал, как долог и нелегок путь к достижению той цели, которую поставил он себе в самом начале своей научной деятельности, — разгадать тайны плодородия почвы, научиться управлять законами, регулирующими это плодородие. Он говорил: «Кто не знает, с какими усилиями и трудностями сопряжены работы в таких молодых науках, как почвоведение, где приходится самому прокладывать дорогу по неисследованным еще областям и столько раз возвращаться назад и начинать все сначала».

И в Москве, и в Париже, и в Мюнхене Вильямс уделял главное внимание решению задачи, намеченной им в качестве первого шага на пути к раскрытию тайны плодородия почвы — механическому анализу почв.

Вернувшись из Чикаго осенью 1893 года, Вильямс начал сводить воедино результаты семилетних исследований, обогащенный большим запасом знаний и наблюдений, накопленных им за годы своего учения и странствований. К концу 1893 года он завершил свою работу и представил ее в качестве магистерской диссертации под названием «Опыт исследования в области механического анализа почв».

Последователь Докучаева и Костычева, ученик Тимирязева, Стебута и Густавсона, Вильямс подошел к своей задаче очень широко.

Прежде всего он отказался от одностороннего подхода к изучению почвы. Он подверг критике теорию немецкого химика Юстуса Либиха (1803–1873) о так называемом «полном возврате». Либих считал, что необходимо вернуть в почву все то количество минеральных веществ, которое взято из почвы сельскохозяйственными растениями. Только в этом, в удобрении почвы, заключалась, по Либиху, задача агрономии. Либих исходил из одного лишь запаса питательных веществ в почве, пренебрегая значением ее физических свойств, обеспеченностью водой и всеми другими факторами, влияющими на плодородие. Вильямс говорил: