Из всех своих наблюдений Костычев сделал такой важный и новый вывод о перегное почвы: «Перегной представляет собой не мертвую массу, но в каждой точке дышит жизнью в разнообразных ее проявлениях; в нем происходят не только процессы разложения сложных органических соединений, но вместе с тем и процессы образования сложных соединений из простейших». Этот чисто научный, теоретический вывод имел и очень много практических следствий, прежде всего в решении вопросов накопления питательных веществ в почве, поглощения их бактериями и грибами, «омертвления» подвижных форм азота и фосфора.

Известный советский почвовед академик Иван Владимирович Тюрин, оценивая значение исследований Костычева в области микробиологии почвы, писал: «Если принять во внимание, что в то время развитие микробиологии только начиналось, что Костычев был первым почвоведом, применявшим методы и выводы микробиологии к изучению почв, можно поистине удивляться тому, что он так глубоко и, за немногими исключениями, правильно оценил значение микробиологической деятельности в жизни почв, настолько, что эта оценка сохраняет в основном свое значение и в настоящее время, то-есть через 60 лет после того, как она была высказана».

Во время своих опытов по разложению органических веществ растительного происхождения Костычев заметил, что в этом процессе участвуют не только микроорганизмы, но и многочисленные мелкие животные, обитающие в почве: дождевые черви, многоножки, различные насекомые. Они как бы подготовляют остатки тел отмерших растений к дальнейшему разложению их бактериями и грибами. «Значение деятельности животных громадно в деле измельчения органических остатков…» — писал Костычев.

Результаты всех своих наблюдений и исследований над черноземом как в природе, так и в лаборатории Костычев опубликовал в своей книге «Почвы черноземной области России, их происхождение, состав и свойства». Первая часть этого замечательного сочинения, посвященная образованию чернозема, вышла в свет в 1886 году. Здесь было показано, что важнейший процесс преобразования органического вещества, происходящий в почве, совершается под влиянием деятельности почвенных животных, грибов, бактерий, а также и вследствие «химического взаимодействия составных частей разлагающегося вещества». Как мы видим, «химическое взаимодействие» поставлено в этом перечне на последнее место, тогда как предшественники и многие современники Костычева отводили химическим процессам первое место в разложении органического вещества. По утверждению В. Р. Вильямса и Н. И. Саввинова, Костычев принадлежал к тем исследователям, которые установили, что «в образовании природного перегноя главное, решающее значение имеют не мертвые химические агенты атмосферы, а живые существа, начиная с землероев, земляных червей и насекомых и кончая микроскопически малым «Protozoa{Protozoa — простейшие (лат.).} грибками и бактериями».

Интерес к чернозему среди русских ученых, кажется, никогда так остро не проявлялся, как зимой 1883/84 года. В подтверждение этого можно привести такую историческую справку:

10 ноября 1883 года в Вольном экономическом обществе состоялся доклад агронома Н. П. Заломанова «О происхождении чернозема». 24 ноября там же выступал В. В. Докучаев с сообщением итогов своих исследований о черноземе. В воскресенье 11 декабря днем в большом актовом зале университета при огромном стечении народа проходил докторский диспут Докучаева: он защищал в качестве диссертации свой выдающийся труд «Русский чернозем». 19 января 1884 года Вольное экономическое общество заслушало доклад Костычева «Об условиях образования черноземных почв».

Все эти собрания петербургских ученых проходили очень оживленно и даже больше того — бурно, в обстановке острых споров и дискуссий. Главную роль при этом играл Докучаев, и наиболее ожесточенные споры разыгрывались вокруг «Русского чернозема». Вот что вспоминал по этому поводу один из ближайших учеников и сотрудников Докучаева — профессор П. А. Земятченский:

«Работы Василия Васильевича Докучаева и его доклады, главным образом в Вольном экономическом обществе, всегда вызывали целую бурю возражений, страстных дебатов. Он был новатор и должен был встретить многочисленные препятствия, воздвигаемые рутиной, непониманием, завистью и личными отношениями. Собрания Вольного экономического общества, в которые назначался какой-нибудь доклад Василия Васильевича, всегда были многолюдны. Собирались не только интересовавшиеся предметом, но и те, которые любили смотреть на состязания. А зрелище было действительно необычайное: десять против одного. Борьба была отчаянная. Но для ищущих истину уже тогда было очевидно, чья сторона возьмет».

В этом образном рассказе, разумеется, не все справедливо. Не всеми оппонентами Докучаева руководили лишь «рутина, непонимание и зависть». Некоторые ученые, не соглашавшиеся с великим почвоведом, тоже были «ищущими истину». Сам Докучаев и главный его научный противник Костычев с наибольшим основанием должны быть причислены к «ищущим истину». Поэтому в их спорах личный момент хотя и не исключался, но играл второстепенную роль. Главное значение имели принципиальные расхождения, разное понимание некоторых — часто очень важных — научных вопросов.

В своем труде «Русский чернозем», составившем эпоху в истории естествознания, Докучаев опроверг метафизические морские и болотные гипотезы образования чернозема и незыблемо утвердил «растительно-наземную» теорию происхождения этой почвы. В объемистом сочинении Докучаева подробно описывались черноземы разных частей Европейской России, отношения этих почв к подстилающим горным породам, была приведена почвенная карта черноземной полосы, составленная то совершенно новым методам. Самым главным в «Русском черноземе» было твердо установленное положение, что чернозем, как, впрочем, и всякая другая растительно-наземная почва, есть результат совокупной деятельности ряда природных факторов, а именно — климата, растительных и животных организмов, материнских горных пород, возраста страны и ее рельефа. Эти явления природы в их взаимодействии ученый назвал «факторами почвообразования».

Докучаев показал, что почва является совершенно особым, самостоятельным природным телом; а это означало, что оно должно быть объектом изучения особой, самостоятельной науки о почве — почвоведения. Постановка и обоснование этих положений являются огромной заслугой Докучаева, но не сразу они все в равной степени были подтверждены наблюдениями и опытами, не сразу нашли широкое признание.

Условия, которые влияют на образование чернозема: степной климат, растительность, господствующие здесь горные породы и т. д., — Докучаев вскрыл с исчерпывающей полнотой, но сам процесс создания этой почвы, а также химические и биологические явления, все время происходящие в ней, ему оставались во многом не ясными. Спорным был в то время и вопрос о значении надземной части степных трав и их корневых систем для накопления перегноя в почве.

На всех публичных собраниях, на которых обсуждалась черноземная проблема, неизменно возникали дискуссии между Докучаевым и Костычевым. Со своей критикой «Русского чернозема» он с наибольшей полнотой выступил на докторском диспуте Докучаева и в специальной рецензии, напечатанной в журнале «Сельское хозяйство и лесоводство» в 1884 году.

Костычев, по своему обыкновению, стремился к объективной, справедливой оценке докучаевского труда. Он говорил, что исследование чернозема представляет такую громадную задачу, что ее не в силах выполнить один человек, это может сделать только коллектив ученых. Но если говорить о геолого-географических исследованиях чернозема, то «все, что можно было сделать Докучаеву, сделано им». Костычев откровенно признавал, что ему, как и другим агрономам, интересующимся исследованием почв, крайне недостает хорошего знания геологии.