«Идеальное» строение почвы сохраняется на нови и на второй год ее обработки, но постепенно почвенные комочки разрушаются, и на шестой год, по наблюдениям Костычева, «нельзя уже отличить недавнюю новь от давнишней мягкой пахоты».
Что же создает комковатое, как мы теперь говорим, структурное, строение почвы? Корни многолетник трав, отвечал Костычев. Мы сейчас благодаря трудам советских ученых глубже понимаем этот вопрос, но все же суть его остается прежней: прочная комковатая структура почвы может быть создана только под влиянием корневых систем растений — многолетних и однолетних.
После наступления злаковой стадии постепенно восстанавливалась структура почвы, и она получала свое прежнее плодородие — вновь приобретала такие физические свойства, которые способствовали созданию в ней хорошего водного и воздушного режима. Питательными веществами черноземы тоже хорошо обеспечены. Еще в одной из своих ранних студенческих работ Костычев писал, что нужно одинаково внимательно изучать и химические и физические свойства почвы.
Но сейчас он увидел, что этого недостаточно: необходимо особенно тщательно изучать биологические процессы, совершающиеся в почве, и их влияние на ее «физику» и «химию». Летом 1881 года Костычев на примере своих личных исследований доказал огромную эффективность такого широкого комплексного подхода к почве и к происходящим в ней явлениям. Он нашел объяснение причинам засух, так губительных именно для черноземных пашен. Он увидел пути, еще не проторенные, но ясные для разработки мер, настоящих и радикальных, по борьбе с засухой, по созданию системы повышения плодородия почвы. Этими исследованиями Костычев заложил фундамент нового направления в почвоведении — направления биологического и вместе с тем агрономического.
Повидимому, Костычев и сам чувствовал, какие большие и важные научные открытия он сделал. Он поспешил, по своему обыкновению, сделать их всеобщим достоянием. Можно думать, что еще в поле он написал статью о своих путешествиях весной и летом 1881 года. Во всяком случае, уже в июльской и августовской книжках журнала «Сельское хозяйство и лесоводство» появилась составившая эпоху в науке статья Костычева. Он так опешил, что не сумел придумать для нее подходящего названия. Называлась она просто: «Из степной полосы Воронежской и Харьковской губерний», а в скобках было добавлено: «Наблюдения и исследования над почвой и растениями».
Приходится удивляться тому, что Костычев за короткое время — в несколько месяцев — сумел сделать много крупных научных открытий, обобщить их, написать прекрасную научную работу, прийти к важнейшим практическим выводам. Он обладал громадной трудоспособностью и не меньшей наблюдательностью, умел шаг за шагом прослеживать наиболее тонкие явления природы, был прекрасно осведомлен в новейших достижениях разных наук — ботаники, химии, агрономии. Эти черты в характере Костычева правильно подметил его современник — профессор H. M. Сибирцев. «По складу своего мышления и по направлению своих работ, — говорил он о Костычеве, — это был тонкий, остроумный, настойчивый и последовательный аналитик. Изучить явление от начала до конца, от корня до последних разветвлений, не оставить без рассмотрения ни одной детали, исследовать шаг за шагом все нити и изгибы вопроса, всюду применяя строго выдержанные методы меры и веса, — вот задачи, которые ставил себе Костычев и которые выполнялись им с неизменно сосредоточенным вниманием и соответствующим успехом».