Вот почему Докучаев и многие другие крупные ученые того времени так настойчиво призывали отказаться от слепого подражания иностранцам в области агрономии. Это понимал прекрасно и Вильямс. Ярко и убедительно критиковал он лженаучные и односторонние течения в западноевропейском земледелии. Он видел, что именно в России давно зародилось правильное учение о земледелии как самостоятельной науке, опирающейся в своих практических выводах на все главнейшие достижения естествознания. Но Вильямс высоко оценивал и те работы иностранных ученых, которые содействовали развитию земледельческой науки. Имена Пастера, Вольни, Буссенго и других Вильямс всегда произносил с уважением.

Вильямс понимал, что научное земледелие в его время только зарождается, что необходим творческий синтез всех накопленных земледельческих знаний и их научное обоснование. Свой первый курс он и строил в расчете на создание именно такого синтетического научного земледелия, и, таким образом, его работа уже в это время далеко выходила за рамки интересов Московского сельскохозяйственного института — она была нужна всей земледельческой науке.

Самое главное во взглядах Вильямса, развивавшихся им в это время, заключалось в твердом обосновании того, что нельзя рассматривать растение в отрыве от условий его жизни. Растение синтезирует органическое вещество из простейших минеральных элементов. Процесс фотосинтеза является творческой силой растений. «Земледелие, — говорил Вильямс, — имеет задачей направить эту творческую силу в известном направлении для достижения целей, которые ставятся органической жизнью человека и экономической жизнью народов. И чтобы успешно выполнить свою роль, земледелие должно изучить как самое растение, так и те вещества и силы, которые составляют тот материал, над которым работает растение, и их взаимные отношения».

Первая часть читавшегося Вильямсом курса называлась «Почвоведение». Но это было условное название. По существу, содержание этой части курса было гораздо шире. Вильямс излагал слушателям: отношение растений к факторам их произрастания — свету, теплу, воде и пище, сельскохозяйственную метеорологию и собственно почвоведение. Таким образом, Вильямс читал студентам курс учения о среде жизни растений и о их взаимоотношениях с этой средой и отдельными ее элементами. Это был новый подход к вопросам земледелия.

Отношение растений к факторам их жизни Вильямс уже раньше излагал студентам в своем особом курсе. Новым в этом разделе было то, что Вильямс заканчивал его очень важной главой — «Отношение растений ко всем факторам произрастания, взятым вместе». Он показывал, что все факторы жизни растений одинаково важны и необходимы для развития растения и создания им максимального урожая. Вывод Вильямса по этому вопросу был такой: «при внесении какого-нибудь фактора эффект получается только тогда, когда в остальных факторах нет недостатка».

Этот важнейший вывод прогрессивной агрономии Вильямс уже тогда сформулировал в виде положения, названного им законом равноценности факторов произрастания растений: «присутствие каждого фактора одинаково важно в жизни растения».

Раздел своего курса, посвященный собственно почвоведению, Вильямс год от году совершенствовал, дополнял и перерабатывал. Это было связано не только с основной чертой характера Вильямса — его неудержимым стремлением к прогрессу, новаторству, но и бурными успехами почвоведения в эти годы: работы В. В. Докучаева, Н. М. Сибирцева и многочисленных их учеников и последователей непрерывно обогащали почвоведение новыми открытиями и обобщениями, хотя законченной картины почвообразования наука еще не создала. В своей речи «Значение органических веществ почвы», произнесенной на годичном собрании Сельскохозяйственного института в 1902 году, Вильямс, говоря о роли биологических процессов, под влиянием которых мертвая горная порода стала живой почвой, отмечал:

«Здесь перед глазами исследователя нет еще ясной, строгой, разработанной до мелочей картины, здесь скорее развертывается набросанный лишь в общих, главных контурах абрис будущей картины, эскиз…проникнутый захватывающим обаянием могучего дарования ее творцов — профессора Докучаева и, увы, покойного уже профессора Сибирцева».

Говоря о почве, Вильямс прежде всего принимал во внимание ее происхождение, или генезис, поэтому в своем курсе он совершенно отбросил надуманные иностранные классификации почв, а излагал слушателям генетическую классификацию почв Докучаева — Сибирцева. Все почвы он делил на группы в зависимости от их происхождения и условий образования.

Каждое полушарие земного шара Вильямс делил на шесть природных зон: арктическую, лесную, степную, пустынную, полутропическую и тропическую, и характеристику почв давал по этим зонам. Такой подход целиком отражал новейшие воззрения на почву именно русской школы почвоведов, складывавшейся как раз в то время.

Большое место в первом курсе Вильямса было уделено физическим свойствам почвы и их влиянию на создание в ней такого водного режима, который более всего благоприятствует развитию растения. Одновременно Вильямс подчеркивал, что водный режим не должен находиться в антагонистических отношениях с другими режимами в почве — пищевым и воздушным, — также жизненно важными для растений. Главная роль при этом принадлежит строению, или структуре, почвы, то-есть такому ее состоянию, когда она распадается на комки и зернышки различного размера. Вильямс выделил два основных типа строения почвы — бесструктурное, или «раздельно-зернистое», когда частички почвы не склеены друг с другом, и комковатое, которое он, в свою очередь, подразделил на глыбистое, грубое и нежное. «Для нас, — говорил Вильямс, — представляют интерес только последние три типа строения почв, так как только при условии комковатого строения возможно успешное произрастание культурных растений; на почвах же с раздельно-зернистым строением урожаи получаются очень незначительными».

Об агрономическом значении структуры почвы много писали предшественники Вильямса, особенно П. А. Костычев, В.В.Докучаев, А. А. Измаильский, но Вильямс первый подчеркнул особое значение почвенного перегноя в создании структуры. Обобщая некоторое опыты своего учителя А. А. Фадеева, а также и свои собственные, он уже в этом первом курсе указывал: «…единственной причиной, обусловливающей прочность почвы, является перегной, образующийся в почве при разложении органического вещества».

Интересным и совершенно новым в курсе Вильямса являлся раздел «Влияние местных условий на физические свойства почвы», где были использованы автором лекций его богатые знания природных условий и почв разных районов России, Западной Европы и Америки.