Вклад Костычева в дело познания природы этого замечательного уголка нашей страны, ныне ставшего всесоюзной здравницей, очень велик. Во всех более поздних работах, посвященных характеристике почв Крыма или удобрению крымских виноградников, имя Костычева упоминается как имя одно-го из зачинателей почвенных исследований в Тавриде.

В Крыму, так же как перед этим на Алешковских песках, Костычев хорошо изучил виноградное растение, его требования к почве, различные способы культуры. Он во всеоружии прибыл на Кавказ и приступил здесь к исследованию наиболее выдающихся виноградно-винодельческих районов.

Из Ялты он на пароходе приехал в Новороссийск и отправился в удельное имение Абрау — родину отечественного шампанского. Здесь виноградники чаще всего росли на «трескуне» — так назывался известковый сланец, в котором нередко было 60 и даже 80 процентов извести. Почвы, образовавшиеся из трескуна, обладали довольно хорошими физическими свойствами, содержали достаточно фосфорной кислоты, соединенной с известью, что положительно отзывалось на питании растений. Здесь получалось великолепное вино. Недаром Л. С. Голицын говорил, что «почвы известковые — дают вину огонь». Осматривая виноградники окрестностей Новороссийска, Костычев также убеждается в особом значении таких почв для развития отечественного производства высококачественных вин. Он указывает, что «благоприятные свойства трескуна для виноградной лозы подтверждаются чрезвычайно сильным, роскошным ростом последнего и значительными урожаями, по меньшей мере вдвое-втрое большими урожаев крымских. Факт этот представляет большой интерес…»

Особенно влекло Костычева в Кахетию, которую многие считали родиной винограда и где вырабатывались такие замечательные столовые вина, каких не знала Западная Европа. Д. И. Менделеев, очень интересовавшийся перспективами отечественного виноделия, писал: «Пример простых, но самобытных и нередко превосходных вин некоторых частей Закавказья… показывает, что в России виноделие может дать важные экономические плоды».

В Закавказье Костычев изучает почвы наиболее известных районов высококачественных столовых вин в Кахетии: Цинандали, Мукузани, Напареули. Довольно полные химические анализы почв этих мест на глубине до двух аршин были проведены Костычевым в его лаборатории. Это позволило ему сравнить почвы виноградников Кавказа и Крыма по содержанию различных питательных веществ и высказать взгляд на удобрение этих почв.

В Кахетии он еще раз обращает внимание на сильную каменистость виноградных почв и замечает, что это не вредит, а, наоборот, помогает росту лозы. Он проводит раскопки корней винограда на разных почвах и находит правильное объяснение этого, на первый взгляд, странного явления.

— Примесь даже значительного количества камней в почве, сколько мог я заметить, — сообщал он, — не вредит росту и вообще развитию винограда. Камни, находящиеся в почве, увеличивают… проницаемость почвы для воды и воздуха, и поэтому почва на значительную глубину делается благоприятною для растений. Корни винограда в каменистой почве достигают поразительной глубины, и там они пользуются огромным объемом мелкой земли, заключенной в пространствах между крупными камнями.

Во время пребывания Костычева в Кахетии там, как и во многих других виноградно-винодельческих районах России, шли горячие споры о преимуществах и недостатках плантажа.

Сейчас этот вопрос совершенно ясен, и без предварительного плантажа виноградников не сажают. Но тогда большинство считало, что плантаж очень дорог и к тому же бесполезен, а лучше сажать виноградные лозы в мелкие ямки без рыхления всей почвы. Естественно, Костычев не мог остаться в стороне от этого спора. Он предпринимает новые раскопки и замечает, что кусты, посаженные на плантаже, который сделан хотя бы на один аршин, развивают глубокие вертикальные корни, могут пользоваться влагой нижних слоев и потому не боятся засух.

Лозы на виноградниках, посаженных по старому способу, имеют совсем другую корневую систему. «Насилуя свою природу», как очень метко выразился Костычев, эти лозы образуют преимущественно горизонтальную корневую систему: не будучи в состоянии глубоко проникнуть в почву, они вынуждены вступать в борьбу за влагу с сорными травами. А их бывало очень много на всех виноградниках, посаженных не по плантажу. О поведении виноградного куста на таких местах Костычев говорил:

— Он как бы подражает сорным травам, распространяя свои корни в одном слое с корнями трав, чтобы хоть что-нибудь захватить из той дождевой воды, которая попадает в верхние слои почвы и которую травянистые корни не пропускают глубже.

Преимущества глубокою хорошею плантажа были несомненны, и исследования Костычева это очень наглядно продемонстрировали.

Нагруженный тяжелыми образцами почв и горных пород — крымского шифера и абраускою трескуна, Костычев отправился из Грузии в обратную дорогу. На пути в Питер он остановился на несколько дней в Дербенте, с тем чтобы осмотреть недавно заложенные дагестанские виноградники. Они раскинулись на мощных наносных почвах, занимающих обширную предгорную покатость. Почвы здесь оказались очень плодородными. Ученый пришел к выводу, что они нуждаются только в воде, «при достаточном количестве которой на них могут роскошнейшим образом развиваться какие угодно растения, а в том числе и виноград».

Результаты своих исследований в Крыму и на Кавказе Костычев опубликовал в 1892 и 1893 годах в журнале «Вестник виноделия», в дальнейшем соображения ученою относительно способов удобрения виноградных почв были изданы отдельной брошюрой.

Получив статью Костычева, Энгельгардт писал Докучаеву: «Прочитали ли вы исследование Костычева почв крымских виноградников и как их находите?»{Архив Академии наук СССР, фонд 184, опись 1, № 106, письмо от 2 марта 1892 года.} Своему ученику батищевский опытник писал по этому же поводу: «С величайшим интересом прочитал вашу работу о почвах виноградников. Да — это работа! Теперь важно, чтобы с толком были произведены указанные вами опыты удобрения виноградников»{Архив Академии наук СССР, фонд 154, опись 1, № 131, письмо от 10 февраля 1892 года.}. Докучаев очень заинтересовался виноградными, почвами; он сам после 1895 года приступает к их изучению, а в 1896 году в своем «павильоне» на Нижегородской выставке показывает образцы крымских и кавказских виноградных и табачных почв.

Работа по изучению почв виноградников стоит как будто в стороне от основного направления научных интересов Костычева. Но это не так. Ведь здесь его занимают те же научные проблемы, которым он отдал всю жизнь: повышение плодородия почв, усиление в них круговорота питательных веществ, управление почвенной влагой.

Первые научные исследования почв районов качественного виноделия в Крыму и на Кавказе, первые научные попытки наметить систему удобрения этих почв, теоретическое обоснование огромной роли глубокого плантажа, рекомендации по орошению виноградников, широкая постановка вопроса о виноградарстве на песках — вот главнейшие узловые проблемы в области виноградарства, постановка и разрешение которых связаны с именем П. А. Костычева.

Сельское хозяйство в степных районах страны велось настолько хищнически, являлось такой, по выражению В. В. Докучаева, «азартной биржевой игрой», что не было ничего удивительного во все более и более частом повторении засух. Это хорошо понимал Костычев. При обсуждении в Русском техническом обществе вопроса о причинах засух и борьбе с ними он заявил: «Если взять Самарскую губернию и посмотреть, как там ведется хозяйство, то приходится только удивляться тому, что там неурожаи не случаются чаще. Все хозяйство ведется там на риск до такой степени, что достаточно сколько-нибудь неблагоприятной весны, чтобы получился полный неурожай».