Находясь в Германии, Вильямс ни на один день не отрывался от интересов русской науки. Но он не ограничивался тем, что сам глубоко изучал все новейшие достижения русских ученых. Испытывая законное чувство гордости за своих соотечественников, он широко знакомил с успехами русской школы почвоведов своих немецких коллег. Он не только и не столько учился в мюнхенской лаборатории Вольни, сколько делился богатейшими результатами научной деятельности Докучаева, Костычева и других русских ученых с профессором Вольни и его сотрудниками. От Вильямса они узнали о той широте подхода к изучению почв, которая отличала корифеев русского почвоведения. Вильямс не ограничился устными беседами с учеными Мюнхена, — он решил ознакомить более широкие круги немецких ученых с работами русских почвоведов, и для этого он написал и опубликовал на немецком языке, в журнале, издававшемся Вольни, ряд подробных рефератов о трудах Костычева и прежде всего его доклад на VIII съезде русских естествоиспытателей и врачей. Этот доклад, озаглавленный «Связь между почвами и некоторыми растительными формациями», намечал совершенно новый, неизвестный за границей подход к изучению взаимосвязей между почвами и растениями и вскрывал характер тех многосторонних воздействий, которые оказывают на почвы разные группировки растений.
В других своих работах Костычев пришел к выводу, что хорошая структура почвы является главнейшим условием высокого ее плодородия. «Комковатое строение пахотного слоя и в особенности верхнего слоя пашни, — писал Костычев, — наиболее благоприятно для сохранения в почве влажности и для усиления плодородия почвы вообще»: Выдающийся русский исследователь сразу пошел Дальше Вольни и других зарубежных ученых, полагая, что структура почвы влияет не только на ее влажность и воздушный режим, но и на пищевой режим, а значит, и плодородие почвы в целом.
Костычев в результате своих полевых наблюдений и экспериментов установил, что структурная почва не только хорошо «собирает» влагу, но и бережно ее хранит, затрудняя ее бесполезный уход обратно в атмосферу.
Много путешествуя по России, особенно по ее черноземной полосе, ученый установил, что хорошей структурой обладают «нови», то-есть земли, недавно распаханные. В почве же, которая много лет подряд обрабатывается, структура распыляется, делается непрочной, и плодородие такой почвы резко снижается.
В отличие от западноевропейских «агрофизиков» Костычев прекрасно понимал, что одними механическими приемами, то-есть обработкой, как бы хороша она ни была, нельзя коренным образом помочь восстановлению утраченной почвенной структуры. Костычеву принадлежит честь установления тех природных условий, которые воссоздают структуру почвы, возвращают ей утраченное плодородие. Он заметил, что на «залежах», или «перелогах», иначе говоря, на землях, оставляемых на длительный отдых, структура медленно, на протяжении примерно двух десятилетий, восстанавливается, потому что на залежах постепенно восстанавливается группа растений, которая наблюдается и на новях.
