Несмотря на перенесенные инсульты, В.Р. Вильямс оставался удивительно работоспособным и деятельным ученым, огромное внимание уделявшим наблюдениям, практической работе с почвами и сбору наглядного материала. Большинство экспонатов музея привезено Вильямсом и его учениками из различных экспедиций.
Самые крупные из них:
В Мамадышский уезд Казанской губернии (лето 1887 г.)
Цель: исследование почв уезда и их урожайности для установления пропорционального налогообложения (меньше урожая – меньше налог).
Маршрут: на поезде до Нижнего Новгорода, а далее – на теплоходах по Волге, Каме и Вятке. Здесь В.Р. Вильямс посещает г. Арск, с. Красная Горка, д. Нижняя Ошма, д. Абди, а также ряд сел и деревень Кляушской, Асан-Илгинской, Ядыгерской и Нижне-Сунской волостей.
Почвы: молодые суглинистые и супесчаные серые лесные почвы, образованные на красноцветных породах пермской системы.
Исследуя почвы уезда, Вильямс пришел к выводу, что: «советы агронома могут быть прекрасными, но крестьянин не сможет их выполнить». Крестьяне тогда не знали ни про удобрения, ни про другие виды улучшения состояния почвы. Эрозия почвы достигала «огромного развития: площадь смытых в разной степени почв составляла здесь около одной пятой всей территории». Возделывали здесь озимую рожь, овес, ячмень, гречиху, лен и коноплю. Пшеницы, сеяных трав, картофеля ещё не встречалось, как будто бы местные крестьяне ещё жили в XVII столетии.
Результат: 16 апреля 1888 года Вильямс представил свою работу «Исследование восьми почв Мамадышского уезда Казанской губернии» в Совет Академии и получил степень кандидата сельского хозяйства.
В Батумскую область Грузии (лето 1895 г.)
Цель: исследование местных почв для организации чайных плантаций.
Маршрут: Чаква, Салибаури, Капрешуми, верх по долине р.Чорох.
Почвы: краснозёмы, регулярно смываемые со склонов тропическими ливнями.
Здесь произрастали вечнозеленые леса, никогда не видевших суровых зим; кое-где встречались субтропические болота. Несмотря на прекрасные условия, земледелие было практически не развито – возделывали больше всего кукурузу, а агротехника была самая примитивная.
Результат: организация первых в Российской империи промышленных плантаций чая (уже в 1895 г.), цитрусовых культур, оливок и различных орехоплодных.
В Муганскую степь (лето 1925 г.).
Цель: обоснование организации сельского хозяйства в Азербайджанской республике.
Почвы: желтоземы, серо-коричневые.
Климат на этой территории был более засушливый и жаркий, чем в теплых районах Средней Азии, поэтому степь являлась скорее пустыней. Однако совсем рядом находился мощный источник орошения – река Аракс. В результате неправильного использования со временем почвы стали бесструктурными, во многих местах заболотились или засолились и слабо обеспечивали примитивное скотоводство. Много лет здесь выращивали хлопчатник, что также истощало и засоляло почву ещё сильнее.
Выход из этой ситуации Вильямс видел в устройстве на этих территориях гидротехнических мероприятий, но главное – в травопольной системе (периодической совместной культуры многолетних злаков и бобовых).
Результат: публикация рукописи Вильямса, содержащей около 300 страниц, в которой он описывал для каждого из районов совершенно определенный, конкретный севооборот.