Еще предки Шатилова в своем имении «Моховое» на черноземной почве посадили леса. В течение многих лет выращивались большие массивы дуба, других ценных пород деревьев и даже капризная на юге ель. Под влиянием этих лесов в имении поднялся уровень воды в колодцах, появились новые родники, увеличилась урожайность хлебов.

Но не все рассуждения Шатилова понравились Костычеву. Богатый помещик, верный сын своего класса, твердо стоял на страже дворянских интересов. Помещики, по словам Шатилова, вынуждены вырубать леса, их к этому толкает «неотвратимая причина» — «недостаток земледельческого кредита, отсутствие банков и вообще расстройство финансов у землевладельцев».

Вместе с тем Шатилов считал нужным заявить «энергический протест» против выдвинутого тогда проекта — разрешить бывшим государственным крестьянам частичную вырубку принадлежавших им лесов для расширения пашни.

Участник беседы помещик Писарев договорился до того, что «рациональное лесное хозяйство со стороны частных владельцев — чистая жертва, выполнение долга, а на подобные мотивы в экономической деятельности рассчитывать трудно».

В 1864 году в Москве состоялась Всероссийская выставка «произведений сельского хозяйства и промышленности». С большим интересом осматривал Костычев эту выставку; она еще раз показывала, какой непочатый край работы открывается перед тем, кто задумает научно осмыслить все разнообразие условий русского сельского хозяйства.

Отдел скотоводства… Костычев видит огромных породистых быков, великолепных коней, лучших овец, разнообразие пород домашней птицы. На выставке есть породы животных и птиц, привезенных из-за границы, но резко преобладают свои, русские.

Отделение машин и орудий… Здесь много заграничных плугов, экстирпаторов и других машин с мудреными названиями. Некоторые из них выглядят так, как будто их изготовили только для того, чтобы выставить. Наметанный глаз Костычева сразу видит многие недостатки этих машин.

Были на выставке и русские машины. Их было мало, но они привлекали больше внимания. Многие из них Костычев видел во время практических занятий на Бутырском хуторе, некоторые даже изготовлялись в мастерских хутора. Вот улучшенные павловские плуги, сенокосилки, лобогрейки, украинские плуги — сабаны. Костычев видел, как пытливая мысль талантливых русских мастеров шла к созданию хороших, умных машин для сельского хозяйства. Он убеждался в том, что со временем русские машины пойдут на поля, что фундамент этого будущего уже заложен русскими механиками — последователями Кулибина, Ползунова, Черепановых.

Самым интересным оказалось для Костычева отделение земледелия. Здесь он увидел образцы хлебных злаков всех губерний обширной страны. Вот полновесная заволжская пшеница; она радует глаз своим крупным зерном, твердым и блестящим, как отполированное стекло. Рядом выставлены образцы оренбургских почв и подпочв, на которых так чудесно удается эта пшеница. В отделении земледелия была показана почва и подпочва многих мест России. Сибиряки тоже привезли свои почвы. Вот «пшеничные почвы» из Тюменского и Курганского округов. В четырех аккуратных коробочках лежат образцы пахотного слоя, подпахотного и подпочвы с глубины 6 и 9 вершков. Сразу видно, что в Западной Сибири почвы черные, жирные, похожие на черноземы Тамбовщины. Костычев в этом мог еще раз убедиться: здесь же находились образчики черноземов из Борисоглебского и Лебедянского уездов Тамбовской губернии.

Но в чем же сходство и различие всех этих почв?

Анализы, хотя бы цифры содержания в них перегноя и основных питательных веществ, могли бы показать, чем эти почвы сходны друг с другом и что в каждой из них является новым, только ей свойственным. Но никаких анализов на выставке нет.

В 1865 году вблизи Москвы, в Петровском-Разумовском, была основана знаменитая Петровская (ныне Тимирязевская) сельскохозяйственная академия, призванная готовить русских агрономов. О Петровке, как называли академию ее питомцы, в Москве было много разговоров. О вновь открытой высшей агрономической школе писали газеты. В академию были привлечены для преподавания лучшие силы. Здесь можно было бы многому научиться. Но Костычеву путь в Петровку был закрыт из-за высокой платы за право учения.

Что же делать Костычеву? Попытаться поступить в Московский университет? Но юношу влечет сельскохозяйственная наука. Страшили и экзамены на аттестат зрелости, которые Костычеву надо было держать, как не имевшему гимназического образования. Он начинает задумываться о переезде в Петербург, где был открыт Земледельческий институт с несколько более либеральным уставом, допускавшим прием вольнослушателей. Поступление Костычева в Петербургский земледельческий институт ускорилось тем, что туда перешел Карельщиков, получивший кафедру ботаники. Собирался переехать в Петербург и Людоговский, мечтали о Земледельческом институте также товарищи Костычева — Гудков и Малышев.

Костычев начинает копить деньги на дорогу. Отказывая себе в самом необходимом, он, наконец, сколотил небольшую сумму денег. Они нужны были для покупки железнодорожного билета и для того, чтобы как-нибудь просуществовать в Петербурге хотя бы первое время.

В августе 1866 года Костычев приехал в Петербург. Он сразу же повидался с Карельщиковым и узнал от него все правила приема в Земледельческий институт. Для того чтобы стать «действительным студентом», нужно было представить аттестат об окончании гимназии. Но для зачисления в вольнослушатели достаточно было подать заявление на имя директора.

3 сентября 1866 года директор института Е. А. Петерсон получил от окончившего курс в Московской земледельческой школе Павла Костычева заявление следующего содержания:

«Имея желание слушать лекции в Земледельческом институте, имею честь покорнейше просить Ваше превосходительство зачислить меня в вольнослушатели института.

При сем честь имею приложить надлежащие документы…

Ученый управительский помощник

П. Костычев».{Государственный исторический архив Ленинградской области (ГИАЛО), фонд 994, дело 123, связка 37, лист 1.}

Резолюция директора была положительной, и Костычев мог незамедлительно начать свои занятия в институте.

Зачисление в вольнослушатели института доставило Костычеву огромную радость. Эту радость не могли заглушить все те многочисленные «удары судьбы», которые обрушились на его голову с первых же дней пребывания в столице. Земледельческий институт помещался за городом — в деревне Лесное; от центра города сюда самым бодрым шагом надо было итти часа полтора. Правда, имелась возможность снять комнату или угол в самом Лесном, но там не было никаких приработков, в которых так нуждался Костычев. Пришлось поселиться в городе и ежедневно путешествовать пешком. Молодой человек, отправляясь в Петербург, рассчитывал на репетиторские заработки, но получить уроки оказалось делом исключительно трудным. У юноши было множество конкурентов из числа студентов различных высших учебных заведений столицы, имевших «солидные рекомендации». Репетитор, окончивший низшую сельскохозяйственную школу, да еще из бывших крепостных, не внушал доверия состоятельным петербургским папашам и мамашам. Пришлось искать других, случайных заработков.

У Костычева был хороший почерк. Изредка ему удавалось получить переписку. Чаще же приходилось зарабатывать на погрузке и выгрузке судов в товарной гавани. Несколько раз, когда дела шли лучше, Костычев бросал городскую квартиру и перебирался в Лесное, но вскоре он бывал вынужден вновь возвращаться в Питер. Лишь постепенно, при содействии Карельщикова, а затем и профессора Петербургского земледельческого института A. Н. Энгельгардта, Костычеву удалось получить несколько уроков в частных домах. Но до этого в течение года жизнь молодого человека была всецело во власти случайных и ненадежных заработков. Не раз его просили съехать с квартиры. Часто он отправлялся в кухмистерские и, делая вид, что его больше всего интересуют газеты, тайком кормился хлебом с тарелок, расставленных по столам для обедающих. Подобно Ломоносову, Костычев имел нередко в день «на денежку хлеба и на денежку квасу» и тоже «наук не оставил». Напротив, он с огромным упорством и страстью принялся за изучение различных наук и за практическую работу в лабораториях и кабинетах.