Лекции Густавсона оказали решающее влияние на весь научный путь Вильямса. Именно от Густавсона он услышал впервые о почве и ее развитии, о тех сложных химических процессах, которые в ней происходят. Густавсон не только сообщал студентам ряд фактических сведений о почве, но и учил их смотреть на нее, как на особое природное образование, имеющее свою историю и свои законы развития. Он говорил в одной из своих лекций: «…приходится обратиться к истории почвы и применить к изучению ее метод исторический, то-есть тот метод, к которому часто прибегают при изучении сложных вопросов во всех областях знания. Надо бросить взгляд на то, из чего и каким образом произошла почва, проследить те изменения, которым подвергались первоначальные соединения при превращении их в почву, — тогда мы будем в состоянии сделать вероятное предположение о том, из чего состоит почва и в каком направлении она может изменяться далее».
Эти воззрения Густавсона находились в прямой связи с новой наукой о почве, возникшей и развивавшейся в эти годы в России. Создателем этой науки был великий русский ученый Василий Васильевич Докучаев. В 1883 году, в год поступления Вильямса в Петровскую академию, вышел в свет важнейший труд Докучаева — «Русский чернозем», представлявший собой итог многолетних экспедиций и исследований. Докучаев выступил в этой книге как смелый новатор, отвергнув прежние односторонние воззрения на почву как на горную породу.
Вопреки мнению иностранных и русских авторитетов, создатель почвоведения показал, что почва не является горной породой, что она представляет собой совершенно самостоятельное природное тело — «четвертое царство природы».
Докучаев рассматривал почву в ее развитии и в тесной связи со всеми окружающими природными условиями, считая, что она возникает и развивается под совокупным воздействием ряда природных факторов — растительности и животного мира, горных пород, климата, рельефа местности и возраста страны.
Докучаев считал важнейшей задачей изучение генезиса — происхождения почв, и именно это послужило твердой основой для создания новой науки — почвоведения.
«Историческая заслуга В. В. Докучаева, — подчеркивал впоследствии Вильямс, — заключается в том, что генезис почв он поставил основной целью почвенных исследований, что вместо отдельных, разрозненных мнений о процессе почвообразования и факторах, обусловливающих его, вместо эмпирического изучения отдельных свойств почв он создал учение о почве, как об особом природном теле, развивающемся под совместным влиянием пяти природных факторов. До Докучаева почвоведение было эмпирической наукой; в результате трудов Докучаева оно стало широкой естественнонаучной дисциплиной».
Год выхода в свет «Русского чернозема» стал считаться годом рождения новой науки. Несмотря на противодействия и препоны, чинившиеся новой науке со стороны царских чиновников, несмотря на борьбу, которую вели против нее представители отсталых, реакционных взглядов, эта наука быстро завоевывала себе прочное признание в широких кругах русских ученых.
Этому способствовали замечательный дар убеждения, присущий Докучаеву, его исключительная, не знавшая устали целеустремленность, редкое личное обаяние и настойчивое стремление поставить науку на службу родному народу. И великий химик Д. И. Менделеев, и учитель К. А. Тимирязева — ботаник А. Н. Бекетов, и виднейший русский агроном А. В. Советов, и выдающиеся геологи А. П. Карпинский и А. А. Иностранцев были горячими сторонниками молодого почвоведения и верными друзьями его создателя.
G новыми, смелыми идеями в области почвоведения Вильямс впервые познакомился на лекциях Густавсона. Недаром он в своих воспоминаниях связывал эти лекции «с зарождением науки о почве, с появлением классического труда Василия Васильевича Докучаева «Русский чернозем».
Более полное знакомство с почвоведением Вильямс получил на третьем курсе, что и определило окончательно выбор им научной дороги.
Общетеоретическая подготовка в Академии заканчивалась на втором курсе. Третий и четвертый курсы были посвящены специальным предметам и практике в производственных условиях: будущие агрономы изучали общее и частное земледелие, лесоводство, зоотехнию и работали на опытном поле, на ферме, в лесной даче.
Летом 1885 года, до начала лекций, студенты третьего курса начали первую учебную практику. Август и сентябрь Вильямс вместе со своими однокурсниками работал на ферме и главным образом на опытном поле. Этим полем ведал руководитель кафедры общего земледелия Анатолий Александрович Фадеев.
Любую работу Вильямс всегда выполнял любовно и добросовестно, он любил труд и мастерство, всякое порученное ему задание он всегда доводил до полного завершения. Работа на опытном поле увлекла его так, как ни одна другая до этого. Он с увлечением копал глубокие почвенные ямы. Умело действуя лопатой и почвенным ножом, Вильямс добивался идеально вертикального направления почвенного разреза.
Вильямс так изящно препарировал корневые системы растений, составил такой прекрасный гербарий сельскохозяйственных растений в разных фазах их развития и вообще так быстро и глубоко освоился со всем ходом работ на опытном поле, что товарищи стали его считать своим неофициальным руководителем. На это быстро обратил внимание и Фадеев. Ему очень недоставало хорошего помощника и для занятий со студентами и для проведения многочисленных исследовательских работ на опытном поле и в лаборатории. По ходатайству Фадеева Совет Академии утвердил студента Вильямса, едва еще перешедшего на третий курс, ассистентом кафедры земледелия с оплатой «за счет суммы опытного поля», Это вознаграждение было более чем скромным и не превышало тех денег, которые он зарабатывал до этого репетиторством. Но работа при кафедре земледелия увлекала его несравненно больше, чем натаскивание неуспевающих гимназистов. Он смог с этого времени начать осуществление своей заветной мечты: он стал вести самостоятельную научную работу. Эта работа была связана с вопросами общего земледелия, курс которого он начал слушать с осени 1885 года.
В течение нескольких лет Вильямс добросовестно выполнял работу внештатного ассистента кафедры земледелия и одновременно вел наблюдения на опытном поле. В то время в России почти не было опытных полей и станций, какой-либо единой методики проведения сельскохозяйственных опытов и наблюдений не существовало.
В октябре 1887 года на Всероссийской сельскохозяйственной выставке в Харькове было организовано специальное совещание под председательством известного агронома профессора А. Е. Зайкевича и с участием В. В. Докучаева по вопросу «об объединении действий испытательных станций и опытных полей». Были намечены некоторые планы и общие цели. Совещание выработало особое «соглашение» о некоторых задачах и методах опытной работы по сельскому хозяйству. В конце протокола этого совещания, сыгравшего немаловажную роль в развитии у нас опытного дела, имеется добавление, в котором указано, что к этому «соглашению» впоследствии присоединились своими подписями А. А. Измаильский (1851–1914) и В. Р. Вильямс — тогда еще совсем молодой наблюдатель на опытном поле Петровской академии.
Факт совместного присоединения двух исследователей к «соглашению» является не случайным. Очевидно, Александр Алексеевич Измаильский, известный агроном-опытник, тоже питомец Петровки, уже в эти годы познакомился с Вильямсом и мог оценить его выдающиеся способности.
Курс общего земледелия, с наибольшим вниманием изучавшийся Вильямсом, имел одним из своих разделов почвоведение, которое особенно интересовало руководителя кафедры Фадеева. Он продолжал в своих лекциях развивать те идеи о почве и ее образовании, которые студенты уже слушали до этого от Густавсона, но Фадеев делал это более обстоятельно. Уделяя большое внимание выветриванию горных пород под влиянием атмосферных сил, Фадеев неизменно подчеркивал преобладающее влияние биологического фактора в образовании и развитии почв. Он говорил: «Наблюдение показывает, что уже голые скалы, в особенности известковые, даже с гладкой поверхностью, повидимому не тронутой еще выветриванием, покрываются растениями», которые «…играют весьма важную роль в разрушении горных пород».