Так Вильямс значительно расширил учение Докучаева о речных долинах и режиме рек.

Докучаев доказал, что вырубка лесов в верховьях реки резко изменяет ее режим, вызывает паводки и наводнения, усиливает эрозию почвы. Вильямс показал, что изменение растительности в бассейне реки ведет к более глубоким последствиям, меняется почва в речной пойме, зернистая пойма начинает заноситься наносным материалом — образуется слоистая пойма.

Обобщая эти свои наблюдения, Вильямс делал из них выводы, чрезвычайно важные не только для почвоведения и луговедения, но и еще в большей мере для геоботаники, исторической геологии и географии в самом широком смысле этого слова. Вильямс писал: «…во всех случаях, где в настоящее время реки откладывают слоистую пойму, она подстилается погребенной зернистой поймой, залегающей непосредственно на нижних валунных песках, и зернистая пойма всегда заключает в себе остатки, часто в виде целых лежащих стволов, ряда деревьев, когда-то росших в бассейне реки: сосны, дуба, березы, ели, лиственницы, ольхи, липы, бука, граба, тогда как в слоистой пойме мы находим только погребенные стволы сосны, ольхи и ивы, современных обитателей береговых бугристых песков «поймы и притеррасного болота. Сказанное относится не только к рекам Европейской России — Волге, Оке, Дону, Днепру, Висле и др., но и к рекам Сибири — Иртышу, Оби, Амуру и к рекам Туркестана — Сыр-Дарье, Аму-Дарье, Мургабу и т. д.

Здесь же уместно напомнить, что в зернистой пойме рек Европейской России и Сибири, как очень обыкновенное явление, находят остатки мамонта, первобытного быка, носорога и оленя, равно как и изобильное количество орудий, утвари и других следов человека каменного века, в то же время как остатки перечисленных четвероногих никогда не встречаются в слоистой пойме, а также нам неизвестны случаи нахождения в ней и следов человека каменного века».

Молодая слоистая пойма жила напряженной жизнью в моменты весенних разливов; в одних местах нагромождалось много нового наносного материала, в других — мало. Вильямс установил, что одним из наиболее характерных признаков слоистой поймы является «ее волнистый рельеф, сложенный из приблизительно параллельно расположенных грив и углублений — логов, разница высот которых может достигать величины двух сажен и более, образующих заливные луга высокого уровня и заливные луга низкого уровня».

Луга «высокого уровня» будут иметь глубоко залегающие грунтовые воды, и поэтому летом растительность будет испытывать здесь недостаток воды. Органическое вещество в почвах таких лугов в связи с обильным притоком кислорода летом быстро разлагается аэробными бактериями, то-есть такими бактериями, которые для своего развития требуют кислорода. Образующиеся при раз-» ложении органического вещества минеральные питательные вещества не будут долго задерживаться в почве луга «высокого уровня», а будут при спаде весенних вод сноситься в лога.

На лугах «низкого уровня» все условия складывались совершенно по-иному. Грунтовые воды стоят здесь все лето высоко, органическое вещество разлагается медленно, ибо здесь господствуют анаэробные, то-есть бескислородные, условия. Здесь будет избыток влаги и недостаток минеральных питательных веществ, потому что все они связаны в неразложившемся органическом веществе. Растительность обоих типов лугов была резко отличной: на высоких лугах ее представляли жалкие экземпляры ползучего пырея и некоторых других растений, росла здесь и овечья овсяница. На лугах низкого уровня растительный покров несравненно богаче — здесь много бобовых: мышиного горошка, болотной чины. Сравнивая эти луга с лугами «высокого уровня», Вильямс приходил к выводу, что «ковер злаков получает в области лугов низкого уровня слоистой поймы гораздо большее развитие, и главными представителями злаков здесь являются костер безостый, полевица».

Но условия развития растений и на этих лугах были недостаточно хороши. Заболачивание, накопление избыточного органического вещества, образование некоторых вредных для растений химических соединений — вот те основные процессы, которые протекали на этих лугах и приводили к их вырождению. Получалось так, что все типы лугов нуждаются в улучшении, требуют культурного ухода.

Вернувшись в Москву, Вильямс пришел к твердому убеждению, что изучение русских лугов надо еще более углубить. Он начал добиваться организации научно-исследовательского института луговодства.

Это было очень сложное дело. Тут не могли помочь одни докладные записки, даже самые обоснованные, их просто клали в Петербурге под сукно, а ученому ничего не отвечали.

Вильямс начинает часто наведываться в Петербург. Сойдя с поезда и наскоро заняв номер в своей излюбленной «Северной» гостинице, Вильямс уже к началу «присутствия» был в департаменте земледелия. Он убеждал, рассказывал равнодушным департаментским чиновникам о тяжелом положении луговодства в стране, наконец пугал резким истощением луговых угодий. В конце концов была достигнута победа. Министерство дало разрешение и выделило ассигнования на организацию Государственного института луговодства.

В канун первой мировой войны институт был создан. Для него под Москвой отвели Качалкинскую лесную дачу, на территории которой после частичной раскорчевки леса началась постройка корпусов института. Сразу же стали создаваться и опытные участки. Всем делом — и строительством, и организацией лабораторий, и их оснащением, и закладкой опытных участков и питомников — руководил лично Вильямс: он попеременно выступал в роли то директора института, то главного инженера, то землемера. Он почти совсем переезжает в Качалкино; сюда же вскоре перешли и курсы луговодства.

Большой интерес, который Вильямс начал испытывать к «луговому вопросу», объяснялся не только значением, придававшимся Вильямсом лугам как кормовым угодьям. Это была важная, но не самая главная техническая задача русского сельского хозяйства. Главная задача заключалась в необходимости разработки мер по восстановлению прочной структуры почв, занятых полевыми культурами.

Еще П. А. Костычев подчеркивал, что «только многолетние кормовые травы дают нам средство и поддержать плодородие почвы на известной высоте, и вместе с тем достигнуть большего постоянства урожаев». Развивая важнейшие положения Костычева, Вильямс пришел к твердому выводу, что восстановление почвенной структуры может быть достигнуто только с помощью многолетних злаковых и бобовых растений при их совместном произрастании на поле. На лугах нужно прерывать культуру многолетних травянистых растений на несколько лет, чтобы оздоровить почву луга, дать органическому веществу разложиться, структуре улучшиться, не допустить заболачивания, а на полях необходимо прерывать культуру однолетних растений, неспособных накоплять органическое вещество в почве и способствующих разрушению почвенной структуры.

Бессменная культура однолетних растений уничтожает почвенную структуру, распыляет почву, превращает некогда плодородные пашни в пустыни. Только многолетние злаковые и бобовые травы могли оздоровить почву, вернуть ей былое плодородие, не допустить вторжения пустыни.

Многолетние злаки и бобовые накопят перегной в почве, обогатят ее азотом и минеральными веществами, воссоздадут прочную комковатую структуру.

Эта теория оздоровления почв, и полевых и луговых, имеющая поистине неоценимое значение в жизни всего человечества, начала складываться у Вильямса незадолго до Великой Октябрьской революции.

После поражения первой русской революции в стране началась полоса самой черной реакции. «Каторжные тюрьмы, крепости и места ссылки переполнились революционерами. Революционеров зверски избивали в тюрьмах, подвергали пыткам и мучениям. Черносотенный террор свирепствовал во-всю. Царский министр Столыпин покрыл виселицами страну. Было казнено несколько тысяч революционеров. Виселицу в то время называли «столыпинским галстуком»[20].