Основываясь на критически им освоенных научных достижениях Докучаева и Костычева, В. Р. Вильямс создал агрономическое учение, теорию создания и восстановления почвенного плодородия.
Согласно учению В. Р. Вильямса, основой почвенного плодородия является мелкокомковатая прочная структура почвы. Структурность почвы создаётся корнями растений многолетних трав. Прочность, цементация мелких комков перегноем получается в результате, взаимосвязанных, диаметрально противоположных микробиологических процессов, происходящих в почве, а именно — аэробного, идущего при свободном доступе кислорода воздуха, и анаэробного, идущего при замедленном доступе кислорода воздуха.
Теория В. Р. Вильямса о почвообразовании, о развитии условий почвенного плодородия, о круговороте веществ в природе с ясностью показывает, что при соответствующей комбинации жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов как в естественных условиях в природе, так и в особенности при культуре растений в сельскохозяйственной практике плодородие почвы может не только не истощаться, а увеличиваться. Согласно учению В. Р. Вильямса, только путь получения высоких урожаев сельскохозяйственных растений является путём всё большего и большего улучшения условий плодородия почвы.
Теория В. Р. Вильямса исходит из принципа развития почвы. Почва развилась из рухляковых, то есть материнских пород. Но почва уже не есть рухляк, не есть горная, бесплодная для сельскохозяйственных растений порода. Основное свойство почвы, которым она отличается от бесплодного для сельскохозяйственных растений рухляка, это её плодородие. Последнее слагается из одновременного наличия в почве воды и усвояемых соединений элементов пищи, необходимых растениям для их роста и развития, то есть для построения растительных органических веществ.
Таким образом, почвы являются качественно иными природными телами, нежели материнские рухляковые горные породы, из которых и на которых они развились, образовались.
Основной фактор почвообразования, превращения рухляка в почву в природных условиях есть сложная цепь физико-химических процессов и процессов жизнедеятельности растении, животных и микроорганизмов.
Только вследствие жизнедеятельности различных, сменяющих друг друга видов растений, а также жизнедеятельности животных и микроорганизмов в верхнем слое почвы концентрируются элементы пищи растений, взятые глубоко идущими корнями из нижних слоев почвы и материнской породы.
Зольные элементы пищи, сконцентрированные в верхнем слое почвы, взяты корнями растений из нижних слоев почвы и материнской породы, азотная же пища сконцентрирована микрофлорой из азота воздуха.
Теория В. Р. Вильямса о почвообразовании, о процессах развития и нарушения условий плодородия почвы при творческом отношении к ней даёт возможность работникам агрономической науки разрабатывать мероприятия, которые, в результате происходящих в почве биологических процессов, в результате жизнедеятельности растений и микроорганизмов, увеличивали бы условия плодородия, малоплодородные почвы и даже бесплодные почвы превращали бы в плодородные. Теория В. Р. Вильямса имеет действенное значение, так как показывает, какие именно биологические и физико-химические процессы улучшают условия плодородия почвы и какие процессы ухудшают их.
Вот почему с полным правом можно сказать, что учение В. Р. Вильямса о законах развития почвы и её плодородия есть теоретическая основа для управления природой плодородия почвы в земледелии.
Некоторые ошибочные положения в учении В. Р. Вильямса о травопольной системе земледелия
Исходя из своего прогрессивного агрономического учения о почвообразовательном процессе, о процессах создания и нарушения условий плодородия почвы, В. Р. Вильямс разработал и предложил травопольную систему земледелия.
Отмечая положительную прогрессивную теоретическую основу травопольной системы земледелия, в то же время нужно указать, что в учении В. Р. Вильямса о травопольной системе имеется ряд ошибочных положений, которые необходимо в интересах науки и практики подвергнуть критике.
Мы должны подчеркнуть, что не следует отождествлять агрономическую теорию В. Р. Вильямса о почве и о биологических основах плодородия почвы с предложенной им системой земледелия, как схемы агротехнических мероприятий.
Травопольная система земледелия, куда входят система чередования культур (севооборот), система обработки почвы, система удобрений, посадка лесов и полезащитных лесных полос, является системой мероприятий в области земледелия.