Когда заметка Костычева была напечатана, многие поздравляли его с «ловкой» рецензией, но нашлись и «критики», которые рассуждали так:

— Критиковать легко. Предложения Советова не все подходят. А где же ваши собственные предложения? Что вы можете противопоставить советовской точке зрения?

Можно думать, что и сам Костычев не был вполне доволен своей рецензией. В дополнение к ней он пишет статью «Трехпольное хозяйство, плодосмен и искусственные удобрения», которая также появилась в «Земледельческой газете».

Используя имевшиеся в его распоряжении анализы почв и растений, молодой ученый приходит к теоретическим выводам, имеющим известное значение и для практики сельского хозяйства, особенно в нечерноземной полосе.

При трехпольной системе, «если она поддерживается сама собою, возврат питательных веществ не соответствует истощению; при ней сильно истощаются луга, пустеет много земли». Так как хлебные однолетние злаки имеют преимущественно неглубокую корневую систему, при трехполье «эксплуатируется только верхний слой почвы, и вследствие всего этого получается мало продуктов».

Плодосмен, включающий возделывание кормовых трав с более глубокой и развитой корневой системой, «вводит в круговорот большую массу питательных веществ почвы». Поэтому и урожаи при введении плодосмена растут. Но питательных веществ в подвижных формах в почве все же может не хватить, особенно если хотят получать устойчивые, а тем более все возрастающие урожаи. Тут на помощь должны прийти искусственные удобрения. Они, по Костычеву, «есть непременный член хозяйства; без них оно не может обойтись, если хочет быть рациональным».

Лаборатория Энгельгардта, в которой Костычев несколько лет играл значительную роль, занималась преимущественно химическим исследованием удобрений. Это была нужная работа, но она не могла заменить полевых опытов по применению разных удобрений под различные культурные растения. Таких опытов в то время и в России и за границей проводилось еще чрезвычайно мало. Поэтому многие и особенно Костычев с нетерпением ожидали опубликования результатов полевых опытов с удобрениями, которые, начиная с 1867 года, проводились под руководством Д. И. Менделеева.

В 1865 году Дмитрий Иванович Менделеев приобрел небольшое запущенное имение Боблово. Оно находилось вблизи города Клина Московской губернии. Менделеев приезжал сюда только летом и с увлечением занимался сельским хозяйством. Успех ученого в этом деле, как и во многих других его начинаниях, был поразительным. В течение шести-семи лет некогда заброшенное Боблово преобразилось неузнаваемо. Здесь были введены севообороты, с успехом применялись удобрения, поля обрабатывались сельскохозяйственными машинами, было создано великолепное молочное хозяйство. По свидетельству современников, бобловские урожаи и удои вызывали удивление окружающих крестьян, с которыми Дмитрий Иванович поддерживал дружеские отношения.

Менделеев скептически относился к либиховской «теории полного возврата» и считал, что в России должны быть созданы свои агрономические правила и системы. Доклад Менделеева на заседании Вольного экономическою общества, носивший название «Об организации сельскохозяйственных опытов», начинался следующими словами: «Результаты западного сельского хозяйства часто неприменимы к нашим климатическим и экономическим условиям. Достаточно припомнить хотя бы то, что большинство полей Западной Европы страдает избытком сырости, а большинство наших — страдает недостатком сырости, засухами».

Это было сказано в 1866 году, когда крупнейшее научное Вольное экономическое общество, уделявшее большое внимание вопросам сельского хозяйства, изыскивало пути и средства поднятия малодоходного русского земледелия. Вступив в это общество, Менделеев предложил организовать опыты с удобрениями в различных по почвенным и климатическим условиям районах страны.

Вольное экономическое общество ухватилось за предложение Менделеева и отпустило на осуществление этих опытов 7 тысяч рублей. Испытание удобрений проводилось в течение трех лет (1867–1869 годы) на двух культурах — овсе и ржи. Были созданы четыре опытные точки: в Смоленской, Петербургской, Московской и Симбирской губерниях. Это были первые географические опыты с удобрениями в истории нашей науки. К. А. Тимирязев — тогда еще совсем молодой ученый, работавший «наблюдателем» на симбирской опытной точке, — говорил, что это была «система опытных полей — несомненно, первая когда-либо осуществленная в России».

В географических опытах Менделеева испытывались не только удобрения, но и способы обработки почвы. Ученый был не в состоянии поступить иначе. «Я восстаю противу тех, — писал он, — кто печатно и устно проповедует, что все дело в удобрении, что, хорошо удабривая, можно и кой-как пахать».

Полевые опыты Менделеева были задуманы очень широко. Испытывалось 20 вариантов удобрений на трех различных «фонах» обработки почвы. Изучались как органические удобрения: навоз, фекалии и другие, так и минеральные: известь, гипс, поташ, селитра, костяная мука, поваренная соль. Хотя эти очень сложные опыты проводились всего три года и потом были прекращены из-за отсутствия средств, результаты их имели немаловажное научное и практическое значение. Менделеев доказал исключительно благотворное действие извести на подзолистых почвах: после ее внесения урожаи ржи и овса на этих почвах сильно возрастали. Было также показано положительное влияние азотистых удобрений. Испытание фосфорных удобрений в опытах Менделеева не дало определенных результатов, хотя в ряде случаев фосфаты способствовали повышению урожаев.

Уже первый отчет Менделеева за 1867 год, носивший предварительный характер, был встречен с большим интересом и довольно оживленно обсуждался на страницах сельскохозяйственных журналов. Ожидалось, что отчеты за 1868 и 1869 годы будут значительно полнее, что здесь Менделеев приведет полученные им цифры и сообщит свои выводы. Менделеев так и собирался поступить: он всегда торопился печатать результаты своих исследований и делать их всеобщим достоянием.

Но в этот раз все получилось по-другому. Руководители Вольного экономического общества создали специальную комиссию по рассмотрению результатов опытов с удобрениями и запретили Менделееву печатать сколько-нибудь подробные данные об его исследованиях, пока комиссия не признает их полными. Ученый напечатал несколько статей о своих опытах; здесь он не сообщал почти никаких цифр, приводил лишь отдельные выводы. По этому поводу Костычев выступил в «Земледельческой газете» со специальной критической статьей «Выводы г. Менделеева «О значении находящихся в почве питательных веществ». Лишь внешне это была критика в адрес Менделеева. Фактически рецензия Костычева преследовала цель защиты прав ученого от неправильных распоряжений руководителей Вольного экономического общества.

Говоря о запрете Менделееву печатать полученные им и его сотрудниками цифровые данные, Костычев писал: «Распоряжение это, по вашему мнению, не может быть приятно г. Менделееву (да и вообще всякому читающему и интересующемуся делом…). Неужели результаты вовсе не будут печататься в течение 10 лет, если раньше этого срока полных результатов не получится? Да и отчего это нельзя печатать неполные результаты? Общество может привести только одну, повидимому уважительную, причину этого: из неполных результатов нельзя сделать полных выводов; но ведь это не беда — покамест пусть будут неполные выводы, а что выводы могут быть, это доказывают два сообщения г. Менделеева, который представил несколько своих выводов и который находится, по нашему мнению, в очень неловком положении: под его наблюдением производятся исследования, и он, само собою разумеется, желает скорее сообщить результаты этих исследований, а между тем распоряжение общества связывает его.

Вследствие этого сообщения г. Менделеева имеют отрывочный характер; выводы его кажутся голословными и такими неопределенными, как будто он сам сомневается в их правильности».