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.
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.