Вильямс продолжил и развил ту работу, которую не успел завершить Докучаев. Вильямс увидел, что все, чем он занимался до этого, является только вступлением к настоящей работе.

И он, не колеблясь, начинает новые исследования, новые эксперименты, заранее зная, что на эти труды ему придется потратить многие годы.

Он приступает к осуществлению своих планов в конце 1903 года.

Для того чтобы научиться управлять самым главным свойством почвы — ее плодородием, нужно было всесторонне изучить те сложные биохимические процессы, которые происходят в почве под совместным воздействием высших растений и микроорганизмов.

Нужно было точно установить, как происходит в почве образование и разложение органического вещества — главного источника почвенного плодородия.

Вильямс решил начать эту работу сразу над многими типами почв, создав обстановку, максимально приближающуюся к природной.

По его проекту на небольшом участке, расположенном между «Земледелкой» и квартирой Вильямса, были построены лизиметры — бетонные ящики, предназначенные для изучения органического вещества почвы. Большой прямоугольный котлован длиною в десять метров, шириною в восемь и глубиною — в метр был забетонирован и разделен глубоким коридором на два отдела, по пять лизиметров в каждом. Лизиметры, один за другим, заполнялись почвой — по шесть тонн на каждый лизиметр. Здесь Вильямс собрал несколько типов почв, засадил их различной растительностью и приступил с осени 1904 года к медленной, кропотливейшей работе по изучению образования и разложения органического вещества. Для этого необходимо было улавливать все почвенные растворы, проходящие сквозь почву, выпаривать, высушивать и определять все те органические вещества, которые содержались в растворах. Это обеспечивалось сложным устройством, разработанным и построенным под руководством Вильямса. Центральный коридор был на метр глубже лизиметров, и в него была проведена система отводных трубок, по которым поступал почвенный раствор из каждого лизиметра отдельно. Над центральным коридором соорудили двускатную крышу со стеклянными окнами, а в конце коридора, обращенном к окнам лаборатории, устроили дверь, от которой спускалась бетонная лестница. Лизиметры же были открыты, и почва в них находилась в нормальных климатических условиях Подмосковья.

Вильямс уже в это время учитывал огромное влияние, которое оказывают и на образование органического вещества и на создание наиболее благоприятной для урожая мелкокомковатой почвенной структуры многолетние травы. И одновременно с постройкой лизиметров он приступил к созданию по соседству с ними питомника многолетних злаков и бобовых, задумав провести углубленное изучение биологии этих растений. Этот питомник быстро разросся и насчитывал до трех тысяч видов, рас и форм многолетних трав. Вильямс уделял питомнику не меньше внимания, чем лизиметрам; он ежедневно сам работал на питомнике, с особой тщательностью проводя сбор и обмолот мельчайших порций семян.

В опытные работы и на лизиметрах и на питомнике Вильямс вкладывал не только свой труд и время, но и свои личные средства — министерство отпустило вначале на постройку лизиметров тысячу рублей, но потом «не сочло возможным» отпускать ни одной копейки.

Но Вильямс не отказался от этих работ, которые, как он верил, помогут подойти к раскрытию тайн плодородия почвы. Только раскрытие этих тайн могло повести к созданию подлинно научной системы земледелия, превращающей человека в хозяина природы.

Эти работы Вильямс начинал в грозовое предреволюционное время — шел 1904 год. Всенародное недовольство, нараставшее в стране с каждым днем, проявлялось повсеместно, в том числе и в русской деревне.

Уваровское дело, так же как и ряд схожих дел, в которых Вильямс принимал участие в качестве эксперта, постоянно сталкивало его с невыносимыми условиями жизни русского крестьянина.

«Крестьянство задыхалось от безземелья, от многочисленных остатков крепостничества, оно находилось в кабале у помещика и кулака» [18] , — сказано об этом периоде в Кратком курсе истории партии.

Вильямс ежегодно бывал в деревне, неделями ходил по крестьянским полям, разговаривал с крестьянами, и для него была ясна необходимость изменения существовавших в деревне порядков. Он тогда не знал еще единственно правильного — революционного выхода из создавшегося положения, но он понимал, что так долго продолжаться не может, должны быть изменены социальные условия и вместе с тем и весь характер земледелия. Свой долг ученого он видел в смелой ломке сложившихся в агрономии взглядов и в создании подлинно научного земледелия.

Не случайно поэтому, что к своим новым научным начинаниям он приступил в самый канун первой русской революции, — вся страна нуждалась в коренной ломке всех порядков; в этом же нуждалось и земледелие.

Осенью 1904 года Вильямс уехал в новую заграничную командировку: он предложил ввести на московских полях орошения новый, биологический метод очистки сточных вод и в связи с этой работой объехал ряд городов Западной Европы для ознакомления с устройством биологических очистных станций. Вернулся он в январе 1905 года — в самом начале революционных событий.

В Петровке, захваченной общим подъемом революционного движения, начались студенческие выступления. Наряду с общеполитическими требованиями студенты отстаивали свои права на создание студенческих организаций, требовали отмены существовавшего реакционного устава, отмены обязательного ношения формы.

Студенчество Петровки не представляло собой однородной массы, а революционные события приводили ко все большему расслоению. Народнические взгляды, распространенные среди студентов Петровки, перестают занимать господствующее положение. К осени 1905 года в Петровке складывается студенческая социал-демократическая организация большевиков, связанная с Московским комитетом партии.