Очень важным для развития виноградарства Голицын считал изучение почв и поведения разных сортов винограда на различных почвах, а также приемов их обработки и удобрения. За это дело взялся Костычев.
«В 1890 году… — писал он, — я осмотрел некоторые виноградники на южном берегу Крыма, на северном берегу Черного моря близ Новороссийска (в Абрау), в Кахетии, и, кроме того, мне пришлось видеть новые виноградники близ Дербента».
Скорый петербургский поезд примчал Костычева в Севастополь. Здесь ею уже ждали лошади, и он немедленно отправился в Алупку по знаменитому южнобережному шоссе через Орлиные ворота. Природа сверкала своим великолепием, море и небо были удивительно голубыми в этот безоблачный июньский день. Но все это не могло отвлечь Костычева от научных наблюдений. Он присматривается к здешним почвам — таким каменистым, таким не похожим на почвы других частей России, — видит, что большая часть земель в этом благодатном крае пустует или занята зарослями жалких кустарников.
В Алупке, одном из наиболее типичных мест южного берега Крыма, путешественник приступил к исследованию виноградных почв. Он осматривает почвы старых виноградников, а также плантаций, заложенных весною этого года, берет образцы почв для анализа, с интересом наблюдает за глубоко идущими корнями винограда: почти никогда в искусственном почвенном разрезе не удавалось видеть, чтобы они кончались. Какая же корневая система у этого растения? Случай помог Костычеву выяснить этот вопрос.
В расположенном около Ялты удельном имении Массандра прокладывалась дорога; шла она через виноградники, и здесь были сделаны очень глубокие выемки. Они оказались находкой для ученого. «В Массандре, — указывал он, — я мог проследить корни винограда до большой глубины и был поражен, найдя на глубине трех сажен ясно видимые пучки довольно еще толстых корней от каждою куста. Концы этих корней, несомненно, шли еще значительно глубже». Костычев также посетил Никитский ботанический сад и Магарачское училище виноделия, где была большая коллекция разных сортов винограда. Однако хорошие вина изготовлялись в Крыму в небольших количествах, урожаи винограда были незначительными, плантаций совершенно не удобрялись, и никто не занимался научной разработкой этих вопросов. Прошло уже около ста лет с тех пор, как один из первых исследователей Крыма, академик П. Паллас (1741–1811), указал на значение правильного подбора почв для разных сортов винограда. Эту мысль многократно повторяли другие, но изучением почв никто попрежнему не занимался. Костычев явился пионером в этом деле.