Но его сейчас же заинтересовал и другой вопрос: все ли растения принимают равное участие в образовании перегноя? Оказалось, что роль разных растений в этом важнейшем процессе неодинакова. Однолетние растения с их мелкой и не очень разветвленной корневой системой накапливали перегноя меньше, чем многолетние. Здесь получалось так, что разложение перегноя, особенно при практиковавшейся тогда обработке почвы, обгоняло его накопление, поэтому на старых пашнях в почве всегда содержалось меньше гумуса, чем на целинных степных участках.
Можно было думать, что особенно хорошие черноземы встретятся на пойменных лугах с их роскошной растительностью. Наблюдения — сначала в пойме Дона, а потом в долинах других рек — показали Костычеву, что это не так. На лугах всегда достаточно влаги в почве, и поэтому корни растений не идут там на большую глубину. Луговые почвы были темными, но маломощными и этим сильно отличались от настоящих степных черноземов.
В. В. Докучаев и Ф. И. Рупрехт говорили, что в лесах черноземы не образуются. Костычев разделял это мнение: действительно, в лесах, особенно в густых, растет очень мало трав, а корни деревьев имеют такое строение, что едва ли могут накопить много перегноя. Костычеву хотелось проверить это положение, и потому он стремился во время своих путешествий заглядывать и в леса. Еще во время первой поездки он увидел, что в лесах почвы почти всегда и менее темные и менее мощные, чем в степи. Особенно ярко все это подтвердилось, когда Костычев попал на Урал. За Волгой он нашел прекрасные черноземы, очень богатые перегноем. Когда в лаборатории Лесного института были проанализированы черноземы, привезенные из окрестностей Уфы, в них оказалось 11, 12, 13 и даже больше процентов перегноя. Но дальше за Уфой, при приближении к Уральским горам, Костычев увидел совсем другие почвы.
«По направлению от Уфы к востоку, — отмечал он з своем путевом журнале, — чернозем исчезает на расстоянии 40–45 верст; здесь начинается лес, под которым… почва нисколько не окрашена перегноем. Но внутри Уральских гор, между несколькими отдельными хребтами их, есть обширное и возвышенное плато, большей частью ровное… На этом плато нет леса и, вероятно, никогда не было, потому что почва здесь черноземная». За этим плато вновь пошли густые уральские леса: почвы здесь оказались светлые и неглубокие.
За Уральским хребтом у города Троицка снова потянулись степи. И сколько здесь было целины! Вот простор необычайный для научных исследований! Едет Костычев по этой степи и все останавливает ямщика: путешественник видит такую богатую растительность, какой на Украине ему никогда не встречалось. Быстро выкапывается яма. Ну и чернозем! Невольно вспомнилось любимое выражение Докучаева: «Царь почвы — русский чернозем». В десяти верстах южнее города Верхнеуральска Костычев взял особенно большие образцы почв: для анализов и для музея при кафедре, — такой чернозем будет не вредно показать студентам{Образцы этих почв, собранные Костычевым, до сих пор сохраняются в музее кафедры почвоведения Ленинградской лесотехнической академии имени С. М. Кирова.}.