Прославленный автор «Русского чернозема» был по образованию и первоначальным научным интересам геологом. Но от геологии он шел через создаваемое им почвоведение к биологии, агрономии, проблемам преобразования природы. Однако этот путь был сложным и на некоторых участках тернистым. Можно сказать, что на первых его этапах геология, с ее кругом представлений, завладела вниманием Докучаева. Для него вначале яснее была «мертвая», неорганическая природа, а не живая.
Признавая совокупное действие всех факторов почвообразования на чернозем, Докучаев вместе с тем в своем докладе на заседании Вольного экономического общества говорил:
— В основу наиболее крупных делений всякой почвенной классификации должны быть положены отношения почвы к климату и материнским породам.
Из этих слов следует, что в период завершения работы над своим трудом Докучаев еще несколько недооценивал значение биологического фактора в почвообразовании. Это ограничивало стройность и целостность созданной Докучаевым теории. Костычев, напротив, еще не сумел оценить влияние климата иа процессы образования черноземов, но ему удалось лично добыть множество ценных фактов, освещающих роль организмов — высших и низших — в почве.
Костычев, вспоминая изречение академика Ф. И. Рупрехта «Чернозем представляет вопрос ботанический», говорит:
— Это положение имеет более обширный и глубокий смысл теперь, чем имело в то время, когда было высказано. Геология, как полагал Рупрехт и что подтверждено потом исследованиями г. Докучаева, имеет второстепенное значение в вопросе о черноземе, потому что накопление органических веществ происходит в верхних слоях земли, геологически разнообразных, и чернозем является вопросом географии и физиологии высших растений и вопросом физиологии растений низших, производящих разложение органических веществ.
Костычев очень близко подошел к тому пониманию почвообразовательного процесса, которое уже в советское время было сформулировано В. Р. Вильямсом, рассматривавшим этот процесс как своеобразное единство противоположностей, а именно, синтеза органического вещества высшими зелеными растениями и разрушения его низшими растениями — бактериями и грибами. Такое представление о почвообразовании стало ясно и для Докучаева, но уже в девяностых годах прошлого столетия. Вначале же он не обратил должного внимания на эти глубокие мысли своего оппонента.
Костычев, убедительно показав, что Докучаев сильно преувеличивает возможность проникновения перегноя в глубокие слои черноземов в результате его просачивания, в противоположность этому сумел своими наблюдениями подкрепить мысль о влиянии корней травянистых растений на накопление гумуса в почве. Тут Костычев был во всеоружии и бил своего научного противника фактами и цифрами, из которых большинство было получено в лаборатории Лесного института. Не всем этим фактам и цифрам Докучаев сразу же придал то значение, которое они в действительности имели.