Подтверждение своей теории образования поймы Вильямс нашел в долинах некоторых небольших рек — притоков Оки и Волги. У этих небольших речек не было бурных разливов," их режим был спокойным и плавным в связи с тем, что в бассейнах речек сохранились леса. В долинах этих рек совершенно не было слоистой поймы, прямо на поверхность выходила зернистая.

Так Вильямс значительно расширил учение Докучаева о речных долинах и режиме рек.

Докучаев доказал, что вырубка лесов в верховьях реки резко изменяет ее режим, вызывает паводки и наводнения, усиливает эрозию почвы. Вильямс показал, что изменение растительности в бассейне реки ведет к более глубоким последствиям, меняется почва в речной пойме, зернистая пойма начинает заноситься наносным материалом — образуется слоистая пойма.

Обобщая эти свои наблюдения, Вильямс делал из них выводы, чрезвычайно важные не только для почвоведения и луговедения, но и еще в большей мере для геоботаники, исторической геологии и географии в самом широком смысле этого слова. Вильямс писал: « …во всех случаях, где в настоящее время реки откладывают слоистую пойму, она подстилается погребенной зернистой поймой, залегающей непосредственно на нижних валунных песках, и зернистая пойма всегда заключает в себе остатки, часто в виде целых лежащих стволов, ряда деревьев, когда-то росших в бассейне реки: сосны, дуба, березы, ели, лиственницы, ольхи, липы, бука, граба, тогда как в слоистой пойме мы находим только погребенные стволы сосны, ольхи и ивы, современных обитателей береговых бугристых песков «поймы и притеррасного болота. Сказанное относится не только к рекам Европейской России — Волге, Оке, Дону, Днепру, Висле и др., но и к рекам Сибири — Иртышу, Оби, Амуру и к рекам Туркестана — Сыр-Дарье, Аму-Дарье, Мургабу и т. д.

Здесь же уместно напомнить, что в зернистой пойме рек Европейской России и Сибири, как очень обыкновенное явление, находят остатки мамонта, первобытного быка, носорога и оленя, равно как и изобильное количество орудий, утвари и других следов человека каменного века, в то же время как остатки перечисленных четвероногих никогда не встречаются в слоистой пойме, а также нам неизвестны случаи нахождения в ней и следов человека каменного века».

Молодая слоистая пойма жила напряженной жизнью в моменты весенних разливов; в одних местах нагромождалось много нового наносного материала, в других — мало. Вильямс установил, что одним из наиболее характерных признаков слоистой поймы является «ее волнистый рельеф, сложенный из приблизительно параллельно расположенных гриви углублений — логов, разница высот которых может достигать величины двух сажен и более, образующих заливные луга высокого уровня и заливные луга низкого уровня».

Луга «высокого уровня» будут иметь глубоко залегающие грунтовые воды, и поэтому летом растительность будет испытывать здесь недостаток воды. Органическое вещество в почвах таких лугов в связи с обильным притоком кислорода летом быстро разлагается аэробными бактериями, то-есть такими бактериями, которые для своего развития требуют кислорода. Образующиеся при раз-» ложении органического вещества минеральные питательные вещества не будут долго задерживаться в почве луга «высокого уровня», а будут при спаде весенних вод сноситься в лога.

На лугах «низкого уровня» все условия складывались совершенно по-иному. Грунтовые воды стоят здесь все лето высоко, органическое вещество разлагается медленно, ибо здесь господствуют анаэробные, то-есть бескислородные, условия. Здесь будет избыток влаги и недостаток минеральных питательных веществ, потому что все они связаны в неразложившемся органическом веществе. Растительность обоих типов лугов была резко отличной: на высоких лугах ее представляли жалкие экземпляры ползучего пырея и некоторых других растений, росла здесь и овечья овсяница. На лугах низкого уровня растительный покров несравненно богаче — здесь много бобовых: мышиного горошка, болотной чины. Сравнивая эти луга с лугами «высокого уровня», Вильямс приходил к выводу, что «ковер злаков получает в области лугов низкого уровня слоистой поймы гораздо большее развитие, и главными представителями злаков здесь являются костер безостый, полевица».

Но условия развития растений и на этих лугах были недостаточно хороши. Заболачивание, накопление избыточного органического вещества, образование некоторых вредных для растений химических соединений — вот те основные процессы, которые протекали на этих лугах и приводили к их вырождению. Получалось так, что все типы лугов нуждаются в улучшении, требуют культурного ухода.

Вернувшись в Москву, Вильямс пришел к твердому убеждению, что изучение русских лугов надо еще более углубить. Он начал добиваться организации научно-исследовательского института луговодства.

Это было очень сложное дело. Тут не могли помочь одни докладные записки, даже самые обоснованные, их просто клали в Петербурге под сукно, а ученому ничего не отвечали.

Вильямс начинает часто наведываться в Петербург. Сойдя с поезда и наскоро заняв номер в своей излюбленной «Северной» гостинице, Вильямс уже к началу «присутствия» был в департаменте земледелия. Он убеждал, рассказывал равнодушным департаментским чиновникам о тяжелом положении луговодства в стране, наконец пугал резким истощением луговых угодий. В конце концов была достигнута победа. Министерство дало разрешение и выделило ассигнования на организацию Государственного института луговодства.

В канун первой мировой войны институт был создан. Для него под Москвой отвели Качалкинскую лесную дачу, на территории которой после частичной раскорчевки леса началась постройка корпусов института. Сразу же стали создаваться и опытные участки. Всем делом — и строительством, и организацией лабораторий, и их оснащением, и закладкой опытных участков и питомников — руководил лично Вильямс: он попеременно выступал в роли то директора института, то главного инженера, то землемера. Он почти совсем переезжает в Качалкино; сюда же вскоре перешли и курсы луговодства.