Словом, биологический круговорот нужно регулировать. И эта «регуляция» направления и темпа биологического круговорота составляет задачу общего земледелия.

Почва, по определению Вильямса, «рыхлый, поверхностный слой суши земного шара, способный производить урожай растений». Способность производить урожай растений определяется плодородием почвы, которое является самым существенным свойством, качественным признаком почвы, отличающим ее от бесплодной горной породы.

Плодородие почвы обнимает и ее отношение к воде и ее отношение к элементам пищи. При превращении в почву горной породы у почвы развивается способность пропускать и удерживать воду и концентрировать, собирать элементы пищи. Но растение должно получать пищу и воду одновременно — это вытекает из установленного Вильямсом закона незаменимости или равнозначности факторов жизни растений. Поэтому под плодородием почвы нужно понимать ее способность бесперебойно и совместно обеспечивать растения необходимым им количеством воды и пищи.

Уже давно, начиная со своих первых курсов, читанных студентам Московского сельскохозяйственного института, и публичных лекций в Политехническом музее, ученый подходил к правильному пониманию вопроса о плодородии почвы, о незаменимости или равнозначности условий жизни растений, но именно сейчас, в своих последних обобщающих трудах он блестяще, с огромной глубиной и убежденностью сформулировал эти важнейшие положения биологической науки.

Плодородие в почве создается, как учил Вильямс, в результате постоянного воздействия живых организмов на горную породу. Это взаимодействие «живого» и «неживого», их переход друг в друга происходят постоянно и повсеместно во всех почвах. Поэтому-то почвообразовательный процесс является единым; движущей силой этого процесса всегда и везде будет являться одна и та же основная причина — синтез и разложение органического вещества.

«В природе, — писал Вильямс, — существует единый почвообразовательный процесс, с многообразием форм его проявления… Почвенные зоны и типы почв, которые различаются в почвоведении, лишь статические моменты единого колоссального по длительности и протяженности динамического процесса».

Все элементы природы, особенно почвы и растительность, тесно связаны друг с другом, обусловливают друг друга — так учил еще Докучаев.

Вильямс уже с первых шагов своего научного творчества глубоко заинтересовался этим взаимодействием живого и неорганического миров, происходящим в почве. Вильямс подошел к этой проблеме глубоко, работал над ней десятилетиями, творчески обобщая воззрения Докучаева, Костычева, Пастера, Виноградского, и в результате не только установил взаимосвязь между типами почв и населяющими их организмами, прежде всего растительными, но и (показал, что развитие и изменение этих типов во времени и в пространстве тесно и неразрывно связано с изменением типов растительности.

Вильямс создал учение о растительных формациях с точки зрения почвоведения. Многие ботаники и до Вильямса и после него говорили о растительных формациях, понимая под ними группировки различных зеленых растений, живущих только на почве. Динамическое почвоведение не могло, естественно, удовлетвориться таким односторонним взглядом. Воззрение Вильямса на этот вопрос значительно шире. Под растительными формациями он понимал «природные комбинации… групп зеленых и бесхлорофильных растений», с включением грибов и бактерий. Ученый выделил такие растительные формации: деревянистая, луговая травянистая, степная травянистая, пустынная.

Многие ботаники говорили о деревянистой, или лесной растительной, формации, но они ее понимали лишь как определенную группировку древесных пород, и такой взгляд никак не мог объяснить своеобразия подзолистого процесса почвообразования, протекающего под лесами. Вильямс показал, что деревянистая растительная формация слагается из сожительства деревянистых зеленых растений, грибов и отчасти анаэробных бактерий. Взаимодействие продуктов растительного опада и продуктов грибного процесса создает в почве светлую креновую кислоту, которая и является одной из главных причин протекания под лесами подзолистого процесса.

Но растительные формации на одном и том же месте не вечны, они сменяют друг друга. И если, например, лес сменится лугом, то на этом месте воцарится уже совсем другая растительная формация — луговая, в которой сожительствуют луговые травянистые зеленые растения, аэробные бактерии и в резко выраженном преобладании анаэробные бактерии.

Сколько раз и в скольких местах России наблюдал Вильямс еще в прошлом веке эту постепенную смену лесов лугами! Он при этом видел, что раз пришла новая растительная формация, то меняется и весь комплекс природных условий, меняется и характер почвообразовательного процесса, он вступает в новую стадию. Лес сменяется лугом, а подзолистый период почвообразования сменяется дерновым.

Но и дерновый период почвообразования в природе не вечен, он тоже может перейти в период степной, а затем и в пустынный.

Вильямс не считал свое учение о едином почвообразовательном процессе окончательно разработанным. Говоря о своей общей схеме почвообразовательного процесса, он подчеркивал «недостаточность общей схемы и необходимость ее развития».

Действительно, некоторые почвенные типы, особенно почвы тропиков и субтропиков, сравнительно мало изученные Вильямсом, не нашли в его схеме места; нельзя также считать достаточно исследованным вопрос о характере эволюции почв при различных природных условиях. Поэтому ученый и призывал своих последователей развивать его взгляды, уточнять наши представления о почвообразовании.

Учение Вильямса о едином почвообразовательном процессе, о переходе одной стадии почвообразования в другую явилось крупнейшим теоретическим вкладом в науку, но одновременно оно принесло и неоценимую пользу практике. Ведь различные почвы — или различные стадии почвообразования — не равноценны.

С точки зрения земледелия одни из них лучше, другие хуже. И если все стадии почвообразования объединены в едином процессе, то мы, следовательно, можем направлять его течение в сторону создания почв той стадии, которая нам более всего желательна. Меняя условия почвообразования, мы можем воспроизвести любую стадию единого почвообразовательного процесса, можем «сделать» любую почву. И Вильямс научил нас этому. В его умелых руках земледелие, основывающееся на почвоведении, и само стало подлинной наукой — наукой о том, как делать землю, такую, как нам нужно.

Лучшей стадией почвообразовательного процесса оказалась луговая стадия дернового периода. И Вильямс научил, как путем искусственного посева злаковых и бобовых трав и запашки создаваемого ими травяного пласта можно почти в любых условиях создать, сделать хорошую структурную почву, — это легло в основу полевых травопольных севооборотов, предложенных Вильямсом.

Но длительное беспрерывное существование луговой стадии может быть и вредным. Это было прекрасно установлено Вильямсом на многих русских природных лугах. Здесь тоже наука может прийти на помощь — надо прервать на время дерновую стадию и создать условия для степной стадии. Для этого луг распахивается и на нем сеются однолетние культуры, которые все, как установил Вильямс, принадлежат к степной растительной формации. Эта часть учения Вильямса послужила основанием для разработки другого севооборота — лугового, или кормового.

В основу созданного им научного земледелия Вильямс положил травопольную систему земледелия. Это была система земледелия совершенно нового типа, соответствующая социалистическому строю, обеспечивающая расширенное воспроизводство продуктов сельского хозяйства, что является одной из важнейших основ строительства коммунистического общества. «Я еще и еще раз могу, — писал Вильямс, — высказать глубочайшее убеждение, что социализм и травопольная система земледелия неразделимы».

Травопольная система земледелия в понимании Вильямса должна рассматриваться как широкий комплекс взаимосвязанных мероприятий, — только при осуществлении всех их в комплексе травопольная система может дать полный эффект одновременно для всех отраслей сельского хозяйства и несказанно повысить производительность труда в нем.