Даже в деле определения качества почвы с точки зрения удовлетворения потребности растения в питательных веществах химический анализ оказывался до сих пор почти бессильным.
Причина этого лежит в том, что не все минеральные соединения могут служить пищею растениям, а приемы химического анализа не позволяют отделить соединения, годные для питания растений, от негодных».
Односторонний взгляд на почву привел Либиха к более крупным ошибкам. На основе своей теории «полного возврата» Либих проводил опыты по применению удобрений и выяснил, что прогрессивное увеличение удобрений не ведет к соответствующему росту урожайности, что плодородие почвы не увеличивается, а уменьшается. Это и послужило для обоснования пресловутого «закона» убывающего плодородия почвы — реакционной теории, с которой Вильямс впоследствии вел такую упорную, непримиримую борьбу.
Вильямс отверг взгляды химической школы и настойчиво стал заниматься исследованиями физических свойств почвы. Он надеялся, что именно здесь, именно в изучении механического состава почв, он отыщет путь к пониманию сущности плодородия почвы. Экспериментальным исследованиям физических свойств почв Вильямс и посвятил свое пребывание в лаборатории Вольни. Четырнадцать месяцев провел Вильямс в этой лаборатории. День за днем он вел кропотливую работу по усовершенствованию метода механического анализа. Он конструировал новые приспособления для того, чтобы с предельной точностью отделять частицы почвы разного размера одни от других. Особенно сложно было выделение мельчайших, диаметром в тысячную долю миллиметра, частиц глины. Вильямс установил, что эти мельчайшие частицы обладают связностью.
Неделями длились опыты — образцы почвы взмучивались в воде, и начиналось отделение сначала самых крупных частиц, потом более мелких и, наконец, мельчайших. Долгие часы проводил Вильямс в том уголке Мюнхенской лаборатории, который он оборудовал и перестроил по своему плану. Тщательно готовил он образцы почв для предстоящего анализа: он прокаливал почву на огне в больших фарфоровых тиглях, просеивал через сита разного диаметра, отделяя крупные частицы — камни, хрящ, крупный песок. Потом начиналось отмучивание — разделение оставшейся почвы на пять групп: грубую и мелкую пыль, грубый, средний и мелкий ил. В высоких фарфоровых чашах взмученная почва кипятилась и отстаивалась по двенадцати часов. С помощью сифона своей конструкции Вильямс осторожно сливал мутную воду и подвергал ее новому кипячению и отстаиванию. А полученный осадок мелкого ила выпаривал, высушивал и взвешивал. Взмученную почву надо было кипятить и отстаивать четыре-пять раз, пока не осядут все частицы и из сифона не польется совершенно прозрачная жидкость.
