Опыты, проведенные Грандо с образцами черноземных почв, подтвердили, по его словам, гипотезу о роли в питании растений органо-минеральных веществ. Это был своеобразный вызов русским ученым, и Костычев принял его. Он решает экспериментально проверить выводы Грандо. Результаты своих наблюдений Костычев опубликовал в статье «Краткий очерк химических свойств перегноя и их сельскохозяйственного значения». Она была напечатана в январском номере журнала «Сельское хозяйство и лесоводство» за 1876 год. Отсюда ясно, что химические анализы для этой работы Костычев не мог делать в Земледельческом институте, где он возобновил свою деятельность только в марте 1876 года. Остается предположить, что первые в истории науки опыты по проверке и опровержению теории питания растений Грандо были проведены не в Земледельческом институте, а в «пробирной палатке». От кого «пробирер Костычев» получил образцы полтавского чернозема, послужившие материалом для этих опытов, неизвестно.
Исследования Костычева не подтвердили многих положений 1еории Грандо. Последний утверждал, что раствор аммиака извлекает из чернозема всю содержащуюся в нем фосфорную кислоту. «Мне это не удалось ни разу», — писал Костычев. Многократно обрабатывая образец полтавской черноземной почвы раствором аммиака, он сумел извлечь из нее лишь около половины имевшейся там фосфорной кислоты. Оставалось сделать предположение, что анализы Грандо были проведены недостаточно точно.
Для того чтобы доказать участие органо-минераль-ной жидкости в питании растений, следовало проверить, способна ли она проникать через растительные перепонки. Это явление, известное в науке под названием диализа, или диффузии, было воспроизведено Грандо в одном из его опытов. Оказалось, что «черное вещество» на 90 процентов прошло через растительную перегородку. «Результаты этих опытов, однако, совсем невероятны», — утверждал Костычев. Он совершенно точно показал, что «черное вещество» совсем не подвергается диализу, а через перепонку проникает лишь совершенно обесцвеченная жидкость, содержащая в растворенном состоянии некоторые минеральные соли. «Поэтому, — заключал Костычев, — мы вправе не придавать никакого значения проведенным опытам Грандо над диффузией».
Однако авторитет Грандо являлся достаточно высоким, и надо было располагать большим числом фактов, чтобы опровергнуть его теорию. Костычев прекрасно понимал это, но ему все труднее удавалось ставить новые опыты. Дело в том, что не прошло и года после занятия им должности преподавателя растениеводства, как Земледельческий институт был реорганизован в Лесной институт{Ныне Ленинградская лесотехническая академия имени С. М. Кирова.}. Кафедра растениеводства была упразднена, и Костычеву предложили доцентуру по земледелию. Это «понижение в должности» отразилось на его материальном положении, но он остался в институте, не желая покидать организованной им небольшой лаборатории.