Докучаев показал, что почва является совершенно особым, самостоятельным природным телом; а это означало, что оно должно быть объектом изучения особой, самостоятельной науки о почве — почвоведения. Постановка и обоснование этих положений являются огромной заслугой Докучаева, но не сразу они все в равной степени были подтверждены наблюдениями и опытами, не сразу нашли широкое признание.
Условия, которые влияют на образование чернозема: степной климат, растительность, господствующие здесь горные породы и т. д., — Докучаев вскрыл с исчерпывающей полнотой, но сам процесс создания этой почвы, а также химические и биологические явления, все время происходящие в ней, ему оставались во многом не ясными. Спорным был в то время и вопрос о значении надземной части степных трав и их корневых систем для накопления перегноя в почве.
На всех публичных собраниях, на которых обсуждалась черноземная проблема, неизменно возникали дискуссии между Докучаевым и Костычевым. Со своей критикой «Русского чернозема» он с наибольшей полнотой выступил на докторском диспуте Докучаева и в специальной рецензии, напечатанной в журнале «Сельское хозяйство и лесоводство» в 1884 году.
Костычев, по своему обыкновению, стремился к объективной, справедливой оценке докучаевского труда. Он говорил, что исследование чернозема представляет такую громадную задачу, что ее не в силах выполнить один человек, это может сделать только коллектив ученых. Но если говорить о геолого-географических исследованиях чернозема, то «все, что можно было сделать Докучаеву, сделано им». Костычев откровенно признавал, что ему, как и другим агрономам, интересующимся исследованием почв, крайне недостает хорошего знания геологии.
«Для нас лично, — писал он, — наиболее ценными сведениями, заключающимися в книге Докучаева, представляются сведения геологические; им собрано все, имеющееся в нашей научной литературе, по геологии черноземной области, и потому труд Докучаева с этой стороны заслуживает полной благодарности всех, кто занимается и будет заниматься исследованиями о черноземе». Костычев соглашался с творцом «Русского чернозема» и в главном вопросе о черноземе, считая, что образование этой почвы происходит под влиянием степной травянистой растительности. И в то же время Костычев расходился с Докучаевым в понимании многих других важных вопросов и считал необходимым подвергнуть их критическому обсуждению.
Чрезвычайно интересен взгляд Костычева на роль и значение критики в научной работе. В своей рецензии на «Русский чернозем» он писал, что, занимаясь в течение нескольких лет исследованиями черноземных почв, он «не мог не прийти на основании своих трудов к некоторым самостоятельном заключениям… и заключения эти во многих пунктах не сходятся с воззрениями Докучаева. Это не представляет ничего удивительного по отношению к такому предмету, исследования которого, можно сказать, едва начаты: обыкновенно только после долгою ряда работ, после столкновения разных мнений, после взаимной критической проверки их, взгляды сходятся и получается единство воззрений. Надежда на то, что мои мнения и замеченные мною факты могут обратить внимание на многие немаловажные вопросы о черноземе, составляла главную причину… критических замечаний относительно книги Докучаева».