«Степи, — замечал Костычев, — были буквально выжжены солнцем и представляли только жалкие остатки желтых сухих стеблей; при прохождении скота… с них поднимались густые облака пыли». Первый раз ученый наблюдал такую сильную засуху — она отозвалась на всем: на пастбищах и сенокосах, на посевах хлебов, даже на здоровье людей, которые с трудом переносили чудовищную жару. И только древесная растительность, казалось, совсем не страдала от засухи. «Замечательно, — писал Костычев, — что даже в такое лето я везде находил деревья совершенно свежими и зелеными, как в естественных лесах (близ Курска и Белгорода), так и в искусственных насаждениях вдоль железных дорог и в обоих упомянутых казенных лесничествах». Все наблюдения приводили к тому выводу, что «древесная растительность может переносить сильные и продолжительные засухи несравненно лучше травянистой растительности».
Правда, в степных лесничествах рост леса не на всех участках был одинаковым. Лесничие много спорили о причинах этого, но никто из них не занялся изучением почвы и корневых систем деревьев. За это взялся Костычев.
Оказалось, что, несмотря на засуху, даже посадки этого года находились в хорошем состоянии. Внутри леса воздух был совершенно недвижим, удушливая жара действовала угнетающе, но Костычев, превозмогая ее, неутомимо раскапывал корни деревьев разного возраста. Деревья здесь обычно сажали на глубину 4 вершков. Саженцы этого года, в связи с засухой, совсем почти не выросли в течение трех месяцев, но и не засохли, а остались совершенно свежими.
«Раскапывание земли около них, — записал Костычев в путевом дневнике, — показало мне, что вся жизнедеятельность молодых деревцов направлена была к образованию обильных и глубоких корней. Раскапывая землю до глубины аршина и несколько глубже, я находил, что ясени, дубки, берест и вяз пустили корни в плотную, не тронутую плугом землю, до значительной глубины, что конца корней на глубине аршина я найти не мог; толщина оторванных на этой глубине корней показывает, что они, по крайней мере, до ½ аршина, а может быть, и на целый аршин еще глубже идут в землю».
В верхнем сухом слое почвы новых корней совсем не образовалось, а развились только корни, идущие глубже. Осмотрев более старые — двухлетние и трехлетние, а также совсем взрослые — посадки, ученый убедился, что здесь сильные побочные корни находятся и у самой поверхности почвы. Он не сомневался, что и у посадок 1885 года корни разовьются и в верхних слоях, когда они будут более влажными, и тогда деревья смогут использовать плодородие этих поверхностных горизонтов почвы. Костычева поражала исключительная активность корней молодых деревьев: «…молодые деревца, — говорил он, — беспрепятственно пронизывают корнями даже очень плотные, глубокие слои очень тяжелого (как в Велико-Анадольском лесничестве) чернозема». Это было очень важно, так как многие считали, что лес в степи можно успешно вырастить только на легкой — песчаной или супесчаной — почве. Поэтому еще при подыскании места под опытное лесничество Графф стремился выбрать участок с глинистой почвой, чтобы доказать возможность разведения леса в самых, казалось бы, трудных условиях. Между реками Днепром и Кальмиусом был выбран высокий водораздельный массив, представлявший «наиболее трудностей для облесения не только своим безводием и открытым возвышенным положением, но своею тяжелою глинистою почвою».