Уничтожение структуры почвы под влиянием монокультуры совершается быстро и неотвратимо. Бесструктурная почва не способна удерживать долгое время полученный ею запас воды. Выходом из этого было чудовищное увеличение поливных норм, буквальное затопление земель, а в связи с этим происходил резкий подъем уровня грунтовых вод. В наиболее пониженных местах орошаемой территории грунтовые воды выступали на поверхность, почвы заболачивались, возникали злостные очаги малярии. Земли эти забрасывались из-за избытка воды, и в то же время по соседству нехватало воды для орошения, из-за нее дрались, а иногда даже и воевали.

Не лучше обстояло дело и на более повышенных местах орошаемых массивов. Здесь уровень грунтовых вод тоже значительно повышался из-за обильного орошения. Бесструктурная почва обладает способностью сильно поднимать воду снизу вверх — происходит капиллярное поднятие воды, ее испарение в верхних горизонтах и на поверхности почвы. При этом соли, содержащиеся в грунтовой воде, все время собираются в верхних горизонтах почвы и высокая концентрация солей начинает грозить гибелью культурным растениям. С этим можно бороться только новым увеличением количества оросительных вод, что неизбежно ведет к еще большему подъему грунтовых вод и к возрастающему засолению почвенного покрова.

Вильямс показал научный путь выхода из тупика, создавшегося в орошаемом земледелии, но предупреждал, что этот путь труден. Он говорил: «Я с большим вниманием изучил огромный труд переустройства системы орошения на Мугани. Я много работал над почвами Мугани, хорошо знаю условия хозяйства в ней и вполне ясно представляю себе все колоссальные трудности организации в ней орошаемого хозяйства».

Сильнейшей помехой правильной научной организации орошения на Мугани, а также и в республиках Средней Азии являлось соседство кочевого скотоводства, которое здесь тогда еще существовало.

В своем заключении то вопросу о переустройстве Муганской оросительной системы, написанном по заданию Госплана СССР, Вильямс указывал, что вопрос о кочевом скотоводстве «представляется очень грозным, и он должен быть решен именно у нас в СССР, и переустройство Муганского орошения представляет превосходные возможности для его решения. Для членов Госплана СССР не нужно указаний на те беспредельные пространства, на которых этот вопрос в недалеком будущем придется решать во что бы то ни стало».

Для поддержания высокого уровня плодородия орошаемых земель и периодического возобновления их структуры на них должна быть также введена травопольная система земледелия — периодическая совместная культура многолетних злаков и бобовых. Так будет не только решен вопрос о «спасении» почв пустыни, но и животноводство будет обеспечено кормами.

Запас воды в структурной почве будет прочным и долговременным, можно будет значительно уменьшить оросительные нормы. Рыхлая структурная почва, в противоположность плотной бесструктурной, совершенно не будет поднимать воду из нижних горизонтов и из материнской породы, и засоление прекратится.

«Травопольная система, — говорил Вильямс, — в своем конечном результате позволяет свести количество ирригационной воды к минимуму. Она, следовательно, позволяет во много раз увеличить район орошаемой культуры». В связи с этим, как указывал Вильямс, можно будет сильно сократить «густоту концентрации одновременно орошаемых участков по всей площади, и этим совершенно устранится опасность вторичного подпорного засоления».

Вильямс считал, что чисто гидротехнические мероприятия при орошении имеют большое значение, но он все же недооценивал такие приемы, как промывка засоленных почв и устройство дренажа для отвода засоленных грунтовых вод и понижения их уровня. Однако ученый совершенно правильно утверждал, что главную роль в организации орошаемого хозяйства на научной основе должна играть травопольная система земледелия. Он говорил:

«…введение травопольной системы земледелия требует одновременной планомерной организации в широком перспективном масштабе, захватывающем не только земледелие, но и животноводство, и может быть осуществлено полностью только в охвате социалистического землеустройства, при котором должны быть окончательно откинуты пережитки капиталистического хозяйства».

Вильямс на примере своей муганской работы показал правильный путь перестройки орошаемого земледелия на новых основах в условиях социализма. Только учение Вильямса и его освоение практикой могли направить наше орошаемое земледелие, играющее такую огромную роль в народном хозяйстве страны, по пути неуклонного количественного и качественного роста.

Вскоре после Октябрьской революции большевики поставили вопрос о всемерном развитии орошения в стране. В 1921 году В. И. Ленин писал кавказским коммунистам, что «орошение больше всего нужно и больше всего пересоздаст край, возродит его, похоронит прошлое, укрепит переход к социализму»[28].

Выполняя задание партии большевиков, Вильямс еще в середине двадцатых годов создавал научные основы для внедрения травопольной системы в пустыне, на орошаемых землях. Он создавал новое направление в советской мелиоративной науке.

Будучи ректором Академии, выполняя многочисленные задания Госплана, Наркомпроса и других организаций, Вильямс ни на один день не прекращал своей научной работы. Несмотря на болезнь и годы, он не признавал отдыха, считая, что ученый должен работать непрерывно и отдыхом для него является перемена занятий.

Успешному ходу научных занятий и всей работы ученого способствовала в значительной степени его вторая жена, Ксения Ильинична Голенкина. Она была его многолетней сотрудницей и ученицей, и он нашел в ней надежного друга и помощника.

Научная работа Вильямса приняла после революции совершенно новый характер. Только теперь перед ученым открылись такие захватывающие перспективы развития науки, о каких он прежде и не мечтал. Ему день ото дня все яснее становилась общая картина жизни природы и человеческого общества. Этому он был обязан философии победившего пролетариата.

Обращаясь с напутственным словом к завтрашним агрономам на одном из выпускных вечеров в Академии, Вильямс призывал их продолжать учиться и говорил, что он, уча других, никогда не переставал учиться сам.

Он учился с упорством и жаром юноши. Он проходил в двадцатые годы школу марксистско-ленинской философии.

У него, у выдающегося ученого-естествоиспытателя, элементы стихийной диалектики проявлялись во многих трудах, на протяжении долгих лет научной работы. Но только теперь, погрузившись в изучение трудов классиков марксизма-ленинизма, он стал учиться применению материалистической диалектики во всей ее глубине. Он понял, что его стихийное стремление к всестороннему изучению почвы и растительности в их взаимосвязи может найти полное осуществление лишь на путях материалистической диалектики.

Овладевая диалектикой, Вильямс начал пересматривать свои воззрения на природу и на земледелие. Открытием для ученого явился гениальный труд Ленина «Материализм и эмпириокритицизм». Вильямс писал о нем:

«Сверкающая мысль бессмертного Ленина, выраженная в книге «Материализм и эмпириокритицизм», мощным ударом отбросила волну метафизического и механистического умозрения, захлестывавшую в то время естествознание. После работ Маркса и Энгельса этот величайший труд вновь утвердил над миром науки знамя материалистической диалектики. Ленин с новой силой развил мысль Маркса и Энгельса о том, что только путем материалистической диалектики может быть приобретено точное представление о законах природы, что только могучий метод материалистической диалектики приближает нас к познанию абсолютной истины.

Бессмертный труд Ленина дал мне руководящую идею в разработке учения о едином почвообразовательном процессе и травопольной системе земледелия. Он послужил для меня мощным источником света, озаряющим сокровенные тайны природы. Для меня стало очевидным, что естествоиспытатель должен быть непременно материалистом-диалектиком».