Из всех своих наблюдений Костычев сделал такой важный и новый вывод о перегное почвы: «Перегной представляет собой не мертвую массу, но в каждой точке дышит жизнью в разнообразных ее проявлениях; в нем происходят не только процессы разложения сложных органических соединений, но вместе с тем и процессы образования сложных соединений из простейших». Этот чисто научный, теоретический вывод имел и очень много практических следствий, прежде всего в решении вопросов накопления питательных веществ в почве, поглощения их бактериями и грибами, «омертвления» подвижных форм азота и фосфора.
Известный советский почвовед академик Иван Владимирович Тюрин, оценивая значение исследований Костычева в области микробиологии почвы, писал: «Если принять во внимание, что в то время развитие микробиологии только начиналось, что Костычев был первым почвоведом, применявшим методы и выводы микробиологии к изучению почв, можно поистине удивляться тому, что он так глубоко и, за немногими исключениями, правильно оценил значение микробиологической деятельности в жизни почв, настолько, что эта оценка сохраняет в основном свое значение и в настоящее время, то-есть через 60 лет после того, как она была высказана».
Во время своих опытов по разложению органических веществ растительного происхождения Костычев заметил, что в этом процессе участвуют не только микроорганизмы, но и многочисленные мелкие животные, обитающие в почве: дождевые черви, многоножки, различные насекомые. Они как бы подготовляют остатки тел отмерших растений к дальнейшему разложению их бактериями и грибами. «Значение деятельности животных громадно в деле измельчения органических остатков…» — писал Костычев.
Результаты всех своих наблюдений и исследований над черноземом как в природе, так и в лаборатории Костычев опубликовал в своей книге «Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства». Первая часть этого замечательного сочинения, посвященная образованию чернозема, вышла в свет в 1886 году. Здесь было показано, что важнейший процесс преобразования органического вещества, происходящий в почве, совершается под влиянием деятельности почвенных животных, грибов, бактерий, а также и вследствие «химического взаимодействия составных частей разлагающегося вещества». Как мы видим, «химическое взаимодействие» поставлено в этом перечне на последнее место, тогда как предшественники и многие современники Костычева отводили химическим процессам первое место в разложении органического вещества. По утверждению В. Р. Вильямса и Н. И. Саввинова, Костычев принадлежал к тем исследователям, которые установили, что «в образовании природного перегноя главное, решающее значение имеют не мертвые химические агенты атмосферы, а живые существа, начиная с землероев, земляных червей и насекомых и кончая микроскопически малым «Protozoa{