«Если мною что-либо сделано в науке, так только благодаря этой философии, ее методологическим принципам. Почвоведение мною понималось и утверждается сейчас как научная основа земледелия, исходя из главного требования этой философии ко всякой науке — быть руководством к действию.
Моя непримиримость в отстаивании травопольной системы земледелия покоится на твердом фундаменте научного понимания и знания объективно присущих природе закономерностей».
Почти одновременно с созданием «Основ земледелия» Вильямс закончил и подготовку последнего издания курса «Почвоведения», в котором ученый мастерски вскрывал «объективно присущие природе закономерности».
Почвоведение и земледелие рассматривались Вильямсом как неразрывные составные части единого целого.
Образование и развитие почвы как природного тела происходит только в результате непрерывного воздействия живых организмов на мертвую горную породу. Поэтому главной сущностью процесса почвообразования Вильямс считал синтез и разложение органического вещества — продуктов жизнедеятельности организмов. Биологический круговорот элементов зольной и азотной пищи растений, в грандиозных масштабах совершающийся на земле, приводит к образованию различных почв и обусловливает их главнейшие свойства. Изучение характера и темпа биологического круговорота и представляет задачу почвоведения как науки. Но биологический круговорот может иногда — и даже очень часто — протекать не так, как нам желательно: человека в одних случаях может не устраивать темп, то-есть скорость протекания отдельных стадий биологического круговорота, в других случаях само направление биологического круговорота идет в сторону ухудшения почвы.
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…
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.