При всех больших и неоспоримых достоинствах первого курса, читавшегося Вильямсом, в нем были и Недостатки, объясняемые состоянием науки в те годы. Прежде всего Вильямс не мог осветить еще в полной мере огромное значение биологического фактора в развитии почвы, роль микроорганизмов почти выпадала, роль высших растений оценивалась не полностью.

В важнейшем вопросе о структуре почв хотя и было известно, что ее создает перегной, но неясным было, в каком виде находится этот перегной и как быстро добиться создания хорошей почвенной структуры в условиях хозяйства. Множество подобных неясных вопросов возникало и во второй части курса — в земледелии.

Вильямс понял, что одним лишь обобщением уже добытых данных не обойтись, что необходимы многочисленные новые опытные исследования непосредственно в поле, в природе. Не удовлетворяла его и постановка практических полевых работ студентов. И Вильямс пытается организовать такое учреждение, которое могло бы помочь ему и проводить большие экспериментальные работы в поле и в поле же учить студентов.

В 1895 году Вильямс подает в Совет Сельскохозяйственного института специальную докладную записку об устройстве опытной станции при институте. Он хотел, чтобы эта станция не была похожа на существующие опытные сельскохозяйственные станции, чтобы на ней вопросы земледелия и вообще агрономии изучались комплексно и целеустремленно. Он писал:

«До сих пор сельскохозяйственная метеорология стремилась только к изучению атмосферы, как одной среды, в которой развивается сельскохозяйственное растение. С другой стороны, почвоведение и общая культура также занимались почти исключительно одной только почвой без ее отношения к климату.

Такое отношение вещей неестественно, нельзя таким образом расчленять и совершенно изолировать изучение этих двух сред, в которых развивается растение и все жизненные явления которого являются функцией взаимных отношений этих двух сред».

Далее Вильямс указывал, что на проектируемой им опытной станции обязательно должен изучаться климат, но не изолированно, а в тесной связи с различными почвами и группировками растений.

«На станции, — писал он, — должен быть создан ряд типичных почв, на которых и должно изучаться влияние динамики атмосферы и атмосферных факторов жизни растений на динамику тех же факторов в почве; такое изучение не должно ограничиваться только почвами в одном каком-либо состоянии, но и в различных состояниях залегания и строения.

Не должно ускользнуть от изучения на станции и влияние самой растительности на состояние почвы и атмосферы, причем должна быть принята во внимание как растительность луговая и полевая, так и древесная растительность».

Значительное место в работах станции Вильямс предполагал также уделить изучению минеральных удобрений и их влияния на растения при различных почвенных и метеорологических условиях. Не забывал он в своей программе и такой важный вопрос, как изучение режима поверхностных и грунтовых вод в инженерных целях, то-есть для проведения различных технических мероприятий — осушения, орошения, строительства плотин и так далее.

Однако подробнее всего Вильямс обосновывал ту часть программы работ станции, в которой говорилось о выведении новых ценных сортов сельскохозяйственных растений, приспособленных к природным условиям России.

«Лишь как на редкое исключение, — писал Вильямс, — можно указать на какой-либо улучшенный русский сорт сельскохозяйственных растений. Нам приходится пользоваться постоянно, на каждом шагу чужеземными растениями, и горькими опытами часто приходится, убеждаться, что растение, превосходное в условиях западноевропейского климата, оказывается ничего не стоящим в условиях нашего сурового континентального климата, Разве это нормально, разве это не стыдно, что нам приходится выписывать улучшенный «псковский» лен от Вильморена из Парижа и сандомирку от Фроммера в Будапеште?

И разве не меньше труда и хлопот будет улучшать наши русские растения, чем биться над приспособлением в диаметрально противоположных климатических и почвенных условиях «галлетозских» пшениц и разных «желанных» и «триумфальных» овсов и «тейских» пшениц?

Не может подлежать сомнению, что задача улучшения сортов также должна войти в задачи опытной станции».

Опытная станция, по мнению Вильямса, во всей своей многосторонней деятельности должна быть тесно связана с практикой русского сельского хозяйства.

«…Станция, — писал Вильямс, — должна неупустительно следить за всеми новыми текущими изменениями в приемах культур и всегда подготовлять материал для решения различных вопросов текущей сельскохозяйственной жизни и удовлетворять запросам, могущим быть обращенными к ней извне, от сельских хозяев-практиков; она должна сделать возможно доступными для хозяев, пожелавших обратиться к ее помощи, решение вопросов о составе почв, удобрений, растительных веществ и доброкачественности семян».