Баталин вначале колебался, печатать ли ему костычевский обзор без изменений, или потребовать от автора некоторых переделок. Однако обзор был составлен очень интересно и в прекрасном стиле; кроме того, оказалось, что автор обзора очень упрямый человек: пусть лучше его статья не увидит света, но менять он ничего не будет. Обзор был напечатан без изменений. Своими первыми статьями Костычев вошел в русскую научную литературу как оригинальный исследователь; и в институте, и в редакциях сельскохозяйственных журналов, и в сельскохозяйственном музее — везде его уже считали молодым ученым, который «далеко пойдет».

Костычев был скромным и считал свои успехи небольшими. Он стремится быстрее закончить курс института, овладеть как можно большей суммой знаний и начать самостоятельную научно-исследовательскую работу. Он чувствовал, что может многое сделать на этом поприще.

Для того чтобы после окончания института получить ученую степень «кандидата сельского хозяйства и лесоводства»{Ученая степень кандидата давалась тогда лучшим студентам. Нынешняя степень кандидата наук соответствует степени магистра в дореволюционной России.}, нужно было, кроме успешной сдачи всех экзаменов, представить самостоятельное небольшое научное сочинение. Костычев избирает странную и, даже больше того, скользкую тему критического характера, которая удивила многих. В это время в Западной Европе и в России, с легкой руки Либиха, широко распространилось учение о так называемой «статике земледелия». Задача этой «статики» заключалась в вычислении соотношений между истощением и возмещением почвы с той целью, чтобы восстановить равновесие между ними. Наиболее распространенной системой восстановления этого ненужного и недостижимого равновесия признавалась система немецкого агронома Бирнбаума — верного последователя Либиха.

Бирнбаум считал, что лучшей системой земледелия будет такая, при которой вынос питательных веществ растениями из почвы явится самым малым, а их возврат, главным образом в виде навоза и золы, — возможно большим. Величина получаемых урожаев при этом не интересовала автора системы. Он был так глубокомысленно погружен в разные вычисления, связанные с выносом питательных веществ — вплоть до учета того их количества, которое содержится… в рогах коров, что совершенно не заметил такой несущественной, с точки зрения «теории полного возврата», детали, как размер урожая. Однако система Бирнбаума нашла последователей и в России, особенно горячо ратовал за эту систему Людоговский. Костычев открыто вступил в полемику со своим учителем. В самом начале своей работы претендент на кандидатскую степень, говоря о статике земледелия, писал: «До сих пор на русском языке было только одно сочинение по этому предмету: «Статика плодородия почвы» г. Людоговского. Оно в настоящее время не может служить руководством при учете истощения и возмещения почвы, потому что существенная часть его составлена по сочинению Бирнбаума, которое (как будет видно из нашей статьи) не достигает своей цели».

Товарищи не советовали Костычеву представлять статью о статике земледелия в качестве кандидатского сочинения.

— Смотри, — говорили они ему, — как бы Людоговский и его друpья не провалили тебя в совете института. Напечатай эту статью, если хочешь, в журнале. Баталии любит полемику, он возьмет твою статью. А для кандидатского сочинения придумай что-нибудь Другое.

Костычев не согласился с друзьями; он был очень принципиален в научных вопросах, а также считал, что Людоговский и другие профессора займут справедливую позицию при оценке его работы. Он проверил все вычисления Бирнбаума и Людоговского и пришел к неожиданному, но совершенно точному выводу: оказалось, что с точки зрения «статики» лучшей системой земледелия является… трехпольная! При малых урожаях, паровании полей один раз в течение каждых трех лет, обильном вывозе навоза на поля за счет ограбления лугов, которые никогда не удобрялись, трехпольная система не только не истощала почву, а, напротив, обогащала ее. Заканчивая свои вычисления, Костычев иронически замечал: «Ввиду такого результата мы могли бы сказать, что при трехпольном хозяйстве поля сильно обогащаются, и посоветовали бы, пожалуй, эту систему хозяйства».

Костычев в своей статье убедительно показал порочность системы Бирнбаума. Для этого он воспользовался данными самого Бирнбаума, в которых было обнаружено множество чисто арифметических погрешностей. Дело было, однако, не только в арифметике, но и в самом существе системы. Бирнбаум полагал, что если возврат больше выноса, то все обстоит прекрасно. Говоря об одном изученном им хозяйстве, он замечал: «Каждый морген{Морген — небольшая немецкая мера площади.} земли… получает на 5,8 фунта золы более, чем отдает, следовательно, система хозяйства может поддерживаться сама собою». «Это заключение, — писал Костычев, — кажется несообразным даже на первый взгляд». Действительно, с избытком в почву возвращались только натрий и магний, необходимые растениям в сравнительно небольшом количестве. А очень нужный растениям фосфор возвращался в почву далеко не полностью. Костычев замечал в связи с этим: «По выводу Бирнбаума можно бы подумать, что он считает избыток натра равносильным избытку фосфорной кислоты, например, и вполне заменяющим ее».

Система Бирнбаума была разбита наголову, и Костычев имел все основания заявить, что она «не может иметь практического приложения… Последствием нашего исследования должно быть уничтожение учения о «статике земледелия», и в самом деле, пора этому учению исчезнуть из сельскохозяйственной науки».

Надо сказать, что в своем кандидатском сочинении Костычев остался верен себе: подвергнув критике статику земледелия, он попытался набросать контуры такой системы, которая должна была бы заменить учение о статике. Но эта попытка не удалась молодому ученому. В основу новой системы он пробовал положить воззрения немецкого агронома Дрехслера на «рациональное распределение удобрений». Дрехслер действительно гораздо шире подошел к вопросу восстановления плодородия почвы, чем сторонники учения о статике земледелия, но и он не вышел за пределы заколдованного круга либиховского «полного возврата». Физика почвы, содержание и режим влаги в ней, биологические процессы, происходящие в почве, правильное соотношение земледелия и скотоводства в хозяйстве — все эти и многие другие вопросы выпали из внимания Дрехслера. Костычев, правда, замечал, что нужно учитывать все свойства почвы, в том числе и физические, но как это делать, он не мог сказать.

Таким образом, подвергнув справедливой и убедительной критике учение о статике земледелия, Костычев не сумел еще в это время противопоставить ей что-либо другое. И это неудивительно. Конечно, путь Костычева к крупным научным обобщениям, как это всегда бывает, не мог быть триумфальным шествием, на этом пути неизбежно должны быть и были ошибки и заблуждения.

За статью «Современное состояние учения о статике земледелия», которую Баталии действительно напечатал в своем журнале, Костычев получил степень кандидата сельского хозяйства и лесоводства{ГИАЛО, фонд 14, дело 31441, связка 1752, опись 3, лист 2.}.

Откуда же у этого юноши из глухой тамбовской деревни возникло такое глубокое, в основном правильное и критическое представление о важнейших вопросах современной ему биологии и агрономии? Ответ на этот вопрос отчасти можно получить, оглянувшись на пройденный Костычевым путь. Но этого будет недостаточно И в Петербурге он в это время проходил совершенно особую, может быть самую лучшую в России того времени, школу — школу научную, философскую и политическую. Этой школой была лаборатория, кабинет и квартира русского революционера и выдающегося ученого — профессора А. Н. Энгельгардта.