Чернозем — почва «нейтральная», в нем нет избытка кислоты, и фосфорнокислая известь здесь совсем не будет растворяться. На черноземе нужны другие фосфорные удобрения — вроде суперфосфата, которые хорошо растворяются не только в кислотах, но и в обычной воде.

Результаты своих работ в лаборатории Костычев сообщил Энгельгардту, писал ему, что готовит об этом специальную статью, но нужны еще дополнительные опыты. «С ужасным нетерпением жду вашей статьи. Чрезвычайно интересно, как вы это всё объясните»{Архив Академии наук СССР, фонд 159, опись 1, № 131, письмо от 7 апреля 1888 года.}, отвечал ему Энгельгардт. Статья появилась в том же 1888 году, называлась она: «На каких почвах фосфоритная мука увеличивает урожай. Исследование подзола и причин улучшения его фосфорной мукой (Посвящается Александру Николаевичу Энгельгардту)».

Здесь были изложены результаты полевых и лабораторных исследований Костычева; посвящением он подчеркивал, что его учитель является зачинателем важного дела использования русских фосфоритов.

Эта работа толкнула Костычева на еще более интересные теоретические исследования; он, как и В. В. Докучаев, но совершенно другим путем, начал подходить к идее признания отдельных почвенных типов, из которых каждый свойствен определенной природной зоне и обладает такими особенностями, каких другие типы почв не имеют. Подобно тому как чернозем является порождением степной обстановки, образуется под покровом травянистой растительности, так и подзолистые почвы всеми своими внешними и внутренними свойствами обязаны влиянию леса. Так у Костычева оформлялась идея о существовании взаимосвязей между всеми элементами природы в каждой зоне. Почвы же, как справедливо говорил В. В. Докучаев, «…есть зеркало, яркое и вполне правдивое отражение, — так сказать, непосредственный результат совокупного, весьма тесного, векового взаимодействия между водой, воздухом, землей… с одной стороны, растительными и животными организмами и возрастом страны, с другой…»

И Костычев понимает, что каждая особенность почвы — даже такая, действует ли на ней фосфоритная мука или не действует, — должна быть выведена из всего комплекса природных условий, породивших эту почву. А это значит, что при изменении внешних условий должна обязательно измениться и почва. Выходит, что разные почвы могут переходить друг в друга.

Ученый ставит свой классический опыт по превращению чернозема в подзол. Он взял настоящий чернозем из Екатеринославской губернии, в котором было более 8 процентов перегноя, поместил в широкую стеклянную трубку 300 граммов этой почвы, на поверхность ее положил слой дубовых листьев и начал периодически поливать почву в трубке с таким расчетом, чтобы некоторое количество воды каждый раз просачивалось насквозь. Опыт продолжался целый год. По прошествии этого времени чернозем в трубке превратился в серую почву, напоминавшую цветом подзол, перегноя в ней осталось всего лишь около 2 процентов.

Куда же исчезли три четверти первоначального количества перегноя? Может быть, они растворились в воде? Химический анализ профильтровавшейся через почву жидкости показал, что это не так — в ней почти не было растворимых органических веществ. Оставалось предположить, что перегной разложился под воздействием почвенных грибов, которые сильно разрослись и в покрывающих почву дубовых листьях и в верхней части самой почвы в трубке. Выделения грибов имели кислотный характер, и эта, как ее называли, креновая кислота способствовала даже разложению минеральных веществ и оподзоливанию почвы, то-есть накоплению в ней кварцевого песка.

Этот опыт, конечно, не вскрыл всех причин и условий перехода почв друг в друга, но он впервые в истории науки экспериментально доказал возможность такого перехода. Это было важное научное открытие. Но первоначальный толчок к нему Костычев получил, решая как будто бы довольно узкий вопрос о применении фосфоритов на разных почвах. Теория и практика тесно переплелись между собою во всей деятельности выдающегося русского ученого.

Травосеяние на полях издавна, хотя и в небольших размерах, практиковалось в разных частях нашего отечества. Видный швейцарский ботаник Альфонс Де-Кандоль (1806–1893) во второй половине прошлого века писал, что люцерну, известную уже древним, в новое время впервые начали возделывать во Франции, Испании, откуда она перешла в соседние государства Европы, а затем и на другие континенты; в России, по мнению этого ученого, люцерна культивируется не более 100 лет, ибо сюда она проникла позднее, чем в другие страны. Сейчас точно доказано, что в Средней Азии и некоторых районах Закавказья люцерну возделывают непрерывно уже 2 500 лет. Очень давно, несколько веков тому назад, крестьяне северной России — «Двинской и Архангельской земли» — начали сеять на своих полях знаменитую злаковую кормовую траву — тимофеевку, которую они называли палошником, ибо она лучше всего удавалась на «палах» — участках сожженного леса. Палошник был в этих местах сначала только дикорастущей травой, а потом начал разводиться и искусственно. Еще в конце XVIII и начале XIX века в «Трудах Вольного экономического общества» сообщалось о посевах тимофеевки: «Великоустюжские крестьяне научились сему у иных ближайших к ним наставников — у нужды и природы». Крестьяне Задонского уезда Воронежской губернии ввели в культуру ценный в кормовом отношении безостый костер. «В обращении безостого костра из дикорастущего растения в культурное, — писал А. В. Советов, — мы видим второй пример самодеятельного участия русского крестьянства в водворении на наших полях кормовых трав. Это тем более замечательно, что за границей безостый костер даже не включен в число кормовых трав». Многие другие ценные кормовые травы имеют своей родиной Россию и уже отсюда распространились по всему свету.

Конечно, и за границей, особенно в Германии и Англии, посевы трав практиковались достаточно широко, и многое нашим земледелием было оттуда заимствовано. Но в целом русское травосеяние развивалось самобытным путем.

В числе ревностных пропагандистов травосеяния мы находим крупнейших наших агрономов: И. М. Комова, А. Т. Болотова, М. Г. Ливанова, В. М. Севергина, М. Г. Павлова, Я. А. Линовского, А. М. Бажанова, А. В. Советова. Однако русское травосеяние, достигнув видных успехов, не имело большого распространения. Причина этого — в отсталости страны.

Костычев был в подробностях знаком с историей травосеяния в России и прекрасно понимал, почему оно так слабо прививалось. «У нас попытки разведения кормовых трав на полях, — указывал он, — как известно, начаты уже очень давно; но все эти начинания при крепостном праве не могли иметь серьезного значения и не вытекали из необходимости; история травосеяния в России, как история вообще всех серьезных улучшений в хозяйстве, может насчитывать всего каких-нибудь три десятка лет».

Развитие травосеяния в пореформенной России, по данным, приводимым В. И. Лениным, шло попутно с обособлением районов торгового молочного скотоводства. В Вологодской губернии начали заводить травосеяние после 1872 года, когда здесь прошла Ярославско-Вологодская железная дорога и в связи с этим увеличился спрос на молочные продукты. То же наблюдалось и в других губерниях — Ярославской, Смоленской, Нижегородской, Псковской, Калужской. В Петербургском уезде посевы трав к 1887 году занимали более 13 процентов всей площади пашни, а в дачном районе этого уезда — почти 25 процентов. В. И. Ленин писал, что в связи с проникновением капиталистических отношений в сельское хозяйство «зажиточное крестьянство получает толчок к развитию и улучшению земледелия, результатом чего является распространение травосеяния, которое становится необходимою составною частью торгового скотоводства. В Тверской губ., например, констатируют развитие травосеяния, и в самом передовом Кашинском уезде уже 1/6 часть дворов сеет клевер»{В. И. Ленин. Сочинения, т 3, стр. 238.}. На юге травосеяние развивалось под влиянием растущего овцеводства.