Спортом оба сына и дочь увлекались так же сильно, как в свое время их отец. Вильямс шел своим детям навстречу и оборудовал для них около дома специальную спортивную площадку.

На материальную сторону жизни в семье Вильямсов не обращали большого внимания: мебель в квартире была скверная, одеты все были очень скромно. Счета деньгам Вильямс и его жена не знали: давали в долг «с отдачей и без отдачи». По воспоминаниям Е. А. Бекман-Щербины, «Вильямсов не обманывали только те торговцы разными товарами, которым было лень это делать». Болезнь жены делала положение семьи еще более тяжелым. Но все эти домашние трудности и неприятности внешне не оказывали на ученого никакого влияния: сотрудники и студенты и не догадывались, что их руководитель живет в тяжелых условиях.

Большую помощь Вильямсу в эти годы оказывали его ученики, совершившие по заданию и под руководством Вильямса в 1910–1916 годах ряд экспедиций в Среднюю Азию, Казахстан, Южное Заволжье.

В этих экспедициях участвовали ученики Вильямса: В. П. Бушинский, П. А. и В. А. Мантейфель, Б. П. Серебряков, В. И. Турбин. На кафедре собирается богатейший материал по характеристике почв сухой степи и полупустыни и различных засоленных почв. У Вильямса постепенно начинают оформляться взгляды на методы освоения и переделки этих почв: было установлено, что и здесь создание прочной комковатой почвенной структуры является главным рычагом пересоздания почвы.

Ученик и соратник Вильямса Д. Д. Букинич побывал в самых глухих углах среднеазиатских пустынь и собрал материалы по характеристике пустынных почв. Работы Букинича показали, что раньше в наших пустынях почвы были другими — структурными и богатыми перегноем.

«В глубоких разрезах, — писал Вильямс об этих местах, — под покровом навеянного песка нередко залегают мощные структурные почвы, сохранившие еще остатки перегноя. Наконец, всюду под покровом современной бесструктурной и бесперегнойной поймы неизменно встречаются мощные горизонты зернистой поймы. Всюду в почвенном покрове страны запечатлен и почвенный возраст страны.

Обширная коллекция почвенно-агрономического музея… располагает сотнями образцов таких реликтов из числа тех нескольких тысяч образцов, которыми музей обязан неутомимой энергии Дмитрия Демьяновича Букинича, проникавшего в труднодоступные места этой области».

Вильямс путешествовал в эти годы и сам. Засушливый юго-восток страны, полупустыня — вот районы, которые он еще знает недостаточно и где земледелие является наиболее ненадежным, стихийным. И Вильямс предпринимает две продолжительные поездки по засушливому юго-востоку: он изучает каштановые почвы Заволжья, знакомится с разными группами солонцов и солончаков, посещает опытные сельскохозяйственные станции Заволжья — Краснокутскую и Безенчукскую.

Никогда не считая географическое изучение почв своей главной задачей, Вильямс становится в это время знатоком почв всех природных зон и всех природных районов России. Одновременно он делается и знатоком растительности разных зон в ее связи с почвами.

Известный ботаник-луговед профессор А. П. Ильинский вспоминал, что он в 1912 году по поручению Вильямса собрал почвенные монолиты из долины верхнего течения Волги, привез их в Петровку и расставил без всяких этикеток.

«И вот Василий Робертович стал для каждого монолита давать блестящую и точную импровизацию о характерной для него растительности: «Этот монолит из-под елового леса… А этот монолит взят на гривке с луговой растительностью» и т. д.».

Свободно и легко читал ученый великую книгу природы.

С природой он был в ладах, но начальство и в институте и в Петербурге его прижимало. «Красному» профессору ходу не давали, хотя и вынуждены были считаться с огромным его авторитетом и популярностью. В 1912 году у него «отобрали» курс земледелия. Были вместо одной созданы две кафедры: почвоведения — она осталась за Вильямсом, и общего земледелия, которая была передана профессору Дояренко. Вильямс отказался признать это разделение. Считая, что почвоведение и земледелие нераздельны, он, кроме того, имел все основания не доверять Дояренко, который уже тогда в развиваемых им агрономических взглядах ориентировался больше всего на «крепкое», то-есть кулацкое, хозяйство. Дояренко была чужда идея целостного овладения природой и комплексного подхода к сельскому хозяйству. Он пропагандировал лишь такие агрономические приемы, которые могли быть эффективны в отдельном «культурном» хозяйстве.

«Не признав» создание новой кафедры, Вильямс продолжал читать свой курс так, как считал нужным, излагая слушателям, наравне с почвоведением, и основы научного земледелия.

Преодолевая житейские трудности, ведя огромную организаторскую и педагогическую работу, Вильямс создавал в это время новое направление в науке — биологическое почвоведение.

Идя по стопам В. В. Докучаева и П. А. Костычева, Вильямс еще в начале своих научных исследований осознал, что самое большое значение в почвообразовании играет органическое вещество — «живое» и мертвое. Еще в конце прошлого века Вильямс писал: «Процесс выветривания является только первым шагом к почвообразованию: он дает тот материал, из которого впоследствии образуется почва; этот материал в почвоведении носит название материнской породы. Для почвообразования же характерным является то обстоятельство, что в нем решающее значение принадлежит факторам биологическим и климатологическим».

Такое представление о сущности почвообразования делается у Вильямса все более и более четким. Еще в 1902 году в своей речи «Значение органических веществ почвы» Вильямс говорил:

«Весь химизм почвы есть не более как функция органического вещества ее и притом вещества, частью мертвого, частью оживленного самой деятельной напряженной жизнью, и в материнской породе, в продуктах выветривания горных пород, мы не встречаем того деятельного беспрерывно идущего химизма лишь оттого, что эта порода мертва. Внесите в нее органическое вещество — внесите в нее жизнь, и очень быстро мертвая материнская порода обратится в живой комплекс, связывающий минеральную природу с органической, мертвую с живой, — она обратится в почву…

И когда неумелая обработка распылит строение почвы, когда запаса воды в ней нехватает даже для обеспечения самого малого урожая, когда жизнь в ней замрет, не находя необходимых для себя условий, не вносим ли мы в нее органическое вещество — навоз?..

…мы вносим навоз только для того, чтобы вновь оживить в мертвой почве те биологические процессы, которые угасли вследствие несовершенной, не отвечающей цели обработки, и без которых в ней замирает всякое движение вещества».

Уже в начале нашего века у Вильямса сложилось достаточно цельное представление о биологии почвы, о связи высших растений с низшими — бактериями разных типов и грибами. Он понимал, что каждому типу почв присуща своя особая группировка и высших и низших растений и свой тип перегноя. В составе почвенного перегноя Вильямс особенно большое значение придавал органическим кислотам, а они были изучены совершенно недостаточно. Об этом Вильямс писал в 1900 году:

«Область эта настолько темна и неисследованна и дороги, которые пытались наметить в ней предыдущие работники, настолько перепутаны, что требуется жизнь не одного ученого, а работа целого поколения, чтобы осветить эту важную область почвоведения».

Вильямс подошел к изучению органических веществ почвы совершенно по-новому. Он. решил получить органические вещества — прежде всего перегнойные кислоты — из «живых» почв, находящихся в природных условиях, а не из образцов почвы, искусственно изъятых из нее.

Для этого он и начал свои колоссальные работы по выделению органических веществ из лизиметрических вод. Почвы в лизиметрах «жили» своей естественной жизнью, и органические вещества получались из почвы в процессе ее развития и эволюции. Но Вильямс не ограничивался этим. Почвы бывают разные, на них и в них живут различные организмы, значит нужно связать характер органического вещества, его состав и свойства с конкретным почвенным типом и с соответствующей ему растительной формацией.