Фадеев развивал мысль, что не только живые растения, но и разлагающиеся растительные остатки играют огромную роль при переходе мертвой горной породы в вечно развивающуюся почву и создают в ней условия все возрастающего плодородия.

Фадеев так обосновывал эти важнейшие положения:

«…процесс выветривания горной породы, усиливаемый действием живой и разлагающейся растительной массы, подготовляет постепенно и последовательно в продуктах разложения горной породы среду, пригодную для развития растений все более и более высокой организации: мхов, злаков, кустарников, деревьев.

Таким образом, сама растительность подготовляет из голых скал среду, которая могла бы служить не только для укрепления растений, но из которой эти последние могли бы также получать пищу».

После лекций Тимирязева и Густавсона лекции Фадеева заставляли Вильямса все глубже задумываться над вопросами взаимодействия почвы с растениями, а также над ролью перегноя в жизни почвы.

Уделяя в своем курсе должное внимание химии почвы, Фадеев придавал большое значение ее физическим свойствам и среди них особенно строению или структуре почвы, то-есть такому ее состоянию, когда она построена из прочных комков и зерен; только в такой структурной почве водный и воздушный режимы ее складываются благоприятно для развития растений. Но Фадеев не мог в это время объяснить причины, способствующие созданию почвенной структуры. Он говорил, что почвенные комки образуются из мелких почвенных частичек под влиянием «большего сцепления между одними из них, нежели между другими, при действии на них влажности и растительности». Считая это объяснение слишком общим и недостаточно обоснованным, Фадеев начал опыты по изучению структуры почвы и ее прочности. Вильямс стал помощником Фадеева и в этой работе. Сам Вильямс так говорил об этом: «Вопросами систематического изучения причины прочности почвы занялся проф. Петровской сельскохозяйственной академии А. А. Фадеев при участии в конце опытов своего ассистента В. Р. Вильямса. Эти опыты твердо установили тот факт, что перегной, который, несомненно, представляет причину прочности почвы, может находиться в двух состояниях, деятельном и недеятельном».

В дальнейшем Вильямс уже один вернулся снова к изучению этих проблем.

Большой интерес Вильямса вызвали также работы Фадеева по механическому анализу почв, то-есть по разделению их на частицы различной крупности. Механический состав почвы, то-есть то или иное относительное содержание в ней камней, песку, пыли и глины, имеет очень существенное значение прежде всего при обработке почвы. В подвале Академии, в полутемной комнате, в обстановке, напоминавшей лаборатории средневековых алхимиков, Фадеев в огромных деревянных чашках отмучивал[5] почву в воде и выделял частицы различной крупности.

Вильямс быстро понял значение механического анализа почв, но его не удовлетворяли громоздкость и несовершенство метода, применяемого Фадеевым.

В лаборатории Фадеева Вильямс попал в обстановку, которая очень располагала его именно к научно-исследовательской работе в области наиболее важных и насущных задач почвоведения, и он многие годы, уже после того как расстался с Фадеевым, продолжал разрабатывать те вопросы, которые возникли у него еще на студенческой скамье.

Глубокому знакомству с сельским хозяйством Вильямс был во многом обязан выдающемуся русскому агроному Ивану Александровичу Стебуту (1833–1923), преподававшему в Академии со дня ее открытия. Стебут был организатором опытного поля Академии и ее сельскохозяйственного музея. Он был первым руководителем кафедры земледелия, читая вначале все разделы этой отрасли знания — и общее земледелие с почвоведением, и частное земледелие (растениеводство), и луговодство. С 1876 года, после разделения земледелия на два курса, Стебут стал читать частное земледелие и луговодства, а курс общего земледелия, по его рекомендации, был поручен молодому доценту Фадееву.

Стебут не ограничивался лекциями. Превосходный педагог, он считал необходимым устанавливать дружеский контакт со студентами, привлекать их к активному обсуждению злободневных агрономических проблем и в дополнение к лекциям еженедельно устраивал «беседы». И лекции и «беседы» Стебута привлекали не только слушателей Академии, — на них собирались студенты из Московского университета и других учебных заведений Москвы. Стебут подробно знакомил своих слушателей с условиями возделывания главнейших сельскохозяйственных растений: хлебов, трав, овощей, картофеля. Он предостерегал студентов от рабского следования заграничным агрономическим рецептам, которые считались незыблемыми среди известной части русских агрономов.

Обращаясь к студентам, оканчивающим Петровку, Стебут говорил:

«Изучайте природу, вас окружающую, изучайте почву, от которой вы ожидаете урожая… вникните в многообразное значение местного климата и его ближайшую связь с почвой, с приемами ее обработки, с условиями успешного роста избранных вами культурных растений и, не копируя ни у кого, но учась у всех, сумейте развить в себе и ту тонкую наблюдательность без натуги, которая зовется «сельскохозяйственным зрением», и тот драгоценный и незаменимый дух почина и творчества, без которого нельзя шагу ступить…

Не просите у меня рецептов. Не рецепты даю я вам, а также не копиистов и книжников хотел бы я видеть в вас, но прежде всего сознательно мыслящих людей, мастеров своего дела, горячо любящих избранную профессию, стойких в своих взглядах, энергичных в проведении твердо намеченных практических задач, достойных интеллигентных работников русской деревни».

Из лекций Стебута Вильямс впервые ознакомился с различными кормовыми травами и их значением в сельском хозяйстве. Эти знания были подкреплены работами на опытном поле, где Стебут быстро обратил внимание на рослого, могучего юношу в парусиновой рубашке и высоких сапогах, выделявшегося своим умением выполнять любые сельскохозяйственные работы. Когда Вильямс стал официальным помощником Фадеева, Стебут начал поручать молодому ассистенту проведение ряда опытов, главным образом по возделыванию кормовых растений. На опытном поле было создано «ботаническое отделение», где выращивалось 73 сорта кормовых злаков, 16 сортов кормовых бобовых и 35 сортов кормовых других семейств.

Стебут с большой симпатией относился к молодому ассистенту и, начиная с этого времени, оказывал ему поддержку во многих его начинаниях.

Роль Стебута в жизни Петровки была совершенно исключительной. Как говорили петровцы: «Никто не мог представить себе Академию без Стебута и Стебута без Академии».

В составе руководства и профессуры Академии был целый ряд реакционных лиц. Оборудование Академии страдало крайней бедностью в связи с жалкими ассигнованиями. И тем не менее сильная группа передовых ученых — преподавателей Академии — обеспечивала исключительно высокий уровень обучения. Руководитель Вильямса А. А. Фадеев с полным правом говорил:

«В 1880 году я имел случай близко познакомиться почти со всеми высшими сельскохозяйственными заведениями Западной Европы и без всякого преувеличения могу сказать, что более систематизированного и полного преподавания специальных предметов, как у нас в Академии, я нигде не нашел». И с горечью добавлял: «Но зато я нигде не встретил такой скудости в обстановке».

Летом 1887 года Вильямс окончил четырехлетний курс обучения в Петровской академии. Он не собирался вести хозяйство в поместье, которого у него не было, и не мечтал о карьере департаментского чиновника в Министерстве государственных имуществ. Он хотел заниматься наукой — ведь еще на третьем курсе он стал самостоятельным исследователем. Увлечение опытами и работой в лаборатории не шло в ущерб общей академической успеваемости — Вильямс окончил курс обучения со средней отметкой 4,85.

Для получения диплома ему оставалось провести последнюю практику и написать отчет о ней. И тогда можно будет начать самостоятельную работу. Что он станет делать и где будет работать, это оставалось для него совершенно неизвестным. Вильямс числился сверхштатным ассистентом кафедры земледелия, но эта работа была ненадежной, тем более, что как раз в это время его руководитель Фадеев, человек независимого характера, оказался неугодным сановникам из министерства и они, несмотря на возражения Совета, настояли на его уходе из Академии. Кафедра земледелия оставалась некоторое время беспризорной, и работы на опытном поле свертывались.