Об этой местности Костычев любил рассказывать своим ученикам:
— Растительность так роскошна, что ни прежде, ни после я ничего подобного не встречал. Сплошной ковыль был более аршина ростом, и каждый куст его заставлял невольно удивляться замечательному развитию его листьев и стеблей.
В почве, взятой оттуда, оказалось более 16 процентов перегноя! И Костычев имел основание сказать: «рост травы на этом месте, таким образом, вполне соответствовал содержанию перегноя». При своих исследованиях непосредственно в природе он заметил еще такое очень важное явление: чем лучше и пышнее развита надземная часть травянистых растений, тем более густой и глубокой является их корневая система. Отсюда получалось, что забота о лучшем развитии надземной части растений, о большем их урожае одновременно приводит и к большему накоплению перегноя в почве. А это был удар по «закону убывающего плодородия»: большой урожай не истощает почву, а, напротив, повышает ее плодородие.
Костычев часто упоминал и в своих лекциях и в статьях о целинах и залежах «в губерниях Уфимской и Оренбургской и в областях Тургайской и Уральской». Он призывал к широкому вовлечению этих прекрасных земель в сельскохозяйственную культуру, говорил, что на поднятой целине и залежах посевы пшеницы «не страдают от сорных трав, почва получает при распашке мелкокомковатое строение, и вследствие происшедшего накопления органических веществ зерно получается, твердое, стекловидное, богатое азотом». На некоторых целинных землях «феноменально хорошо растет просо».
Одним из самых интересных выводов Костычева относительно образования чернозема были твердые доказательства ведущей роли корней растений в накоплении перегноя в почве. И эти доказательства он добыл очень быстро, еще во время самых первых своих путешествий. Из своего открытия ученый сделал много важных выводов.
«Только исключительным участием растительных корней, — писал он, — можно объяснить:
а) почему лес не образует чернозема;
б) почему в северной России и вообще на влажных почвах чернозема не образуется;
в) почему в почвах, содержащих большие количества песка, окрашивание органическими веществами доходит до большой глубины;
г) почему окрашивание прекращается как раз на границе распространения корней;
д) почему органические вещества распределены в различных слоях чернозема так, как теперь, а не иначе;
е) почему на местах с лучшей растительностью… накопляется больше перегноя даже на расстоянии одно-го-двух аршин.
Ничем другим нельзя объяснить этих фактов».
Так был решен один из важнейших вопросов, связанных с происхождением черноземов и распределением в них перегноя. Но не остались в забвении и их физические свойства. Раскапывая черноземные почвы, Костычев заметил, что они не представляют собой сплошной слитной массы, но и не распадаются на отдельные составляющие их частички песка, пыли и глины. Черноземы состоят из округлых, довольно прочных, комочков почвы диаметром от нескольких миллиметров до одного сантиметра. Такое строение степной почвы очень благоприятно — благодаря ее комковатости в нее легко проникают и воздух и вода.