Лесной комитет, членом которого ученый не состоял, долго заседал и, наконец, вынес решение: рекомендовать мелкое, «куртинное», лесоразведение. Костычев выступил против этого решения; он говорил, что надо насаждать живые изгороди, защитные опушки, а кроме того, «желательно образование больших… скученно лежащих в одном месте лесных площадей, чтобы исследовать их влияние на окрестные местности; кроме того, в таких больших лесных дачах выращивается и древесина лучших качеств, чем в малых, где значительная часть площади приходится на опушки, в которых деревья обыкновенно растут хуже, чем внутри лесонасаждений».

Стоит ли говорить, что специальный комитет, состоящий главным образом из тупых царских чиновников, отклонил смелое предложение ученого. Он в нем предусмотрел осуществляемый лишь сейчас план создания лесов промышленного значения и механизированных лесных хозяйств в степной полосе.

С современной точки зрения рекомендации Костычева о насаждении лесных опушек и живых изгородей, а также больших массивов леса в степи являются робкими и недостаточными, но в его время они были исключительно прогрессивными, широкими, а главное — научно обоснованными. Начав с отрицания роли лесов в земледелии, Костычев пришел к тому, что одним из первых обосновал цифрами влияние леса на изменение влажности почвы и урожайность, доказал значение защитных лесов как средства борьбы с засухой. Им же было дано теоретическое обоснование вопроса о возможности выращивания леса в степях и способах его разведения.

Однажды Костычев путешествовал по Екатеринославской губернии и проезжал мимо деревни Павловки. Здешний помещик устроил в долине реки Верхний Tepeс 600 десятин искусственных заливных лугов. Вода для орошения бралась весной во время разливов реки. Строительство плотины обошлось в 16 тысяч рублей, урожай же трав возрос в четыре раза. За два года помещик окупил свои расходы и даже получил барыш. В Ново-Узенском уезде Самарской губернии, за Волгой, Костычеву случалось видеть небольшие орошаемые участки у крестьян и помещиков. Правда, орошение велось здесь на авось, никто не знал, сколько и когда нужно давать почве воды, не делалось никаких расчетов при возведении плотин и проведении каналов. Но эффект от орошения, особенно в засушливые годы, был разительным.

Летом 1892 года департамент земледелия командировал Костычева в черноземные местности России для «выяснения вопроса, в какой степени сказалось влияние прошлогодней засухи при различных условиях хозяйства». Из официальных документов известно, что Костычев посетил Челябинский уезд Оренбургской губернии, часть Уфимской, Самарскую, Саратовскую, южную часть Симбирской, Тамбовскую, Воронежскую, Харьковскую, Екатеринославскую, Полтавскую, часть Херсонской, Курскую, южную часть Тульской, — объехал множество мест; в числе других задач на него было возложено изучение тех имений и казенных участков, где устроено искусственное орошение, с тем «чтобы такое изучение могло бы дать указания для более экономного и производительного пользования водою».

После засухи 1891 года орошением заинтересовалось и правительство, на изучение этого вопроса отпустили средства, но они, как это часто бывало, попали в дурные руки: генералы Жилинский и Анненков истратили их не по назначению, а последний настолько явно запустил руку в государственный карман, что даже угодил под суд. Его спасла лишь «высочайшая резолюция»: царь распорядился оставить дело «без последствий». Однако это случилось позднее, а в 1892 году деньги текли к Анненкову рекой, и он стремился сделать эту реку еще более полноводной. На специальном совещании, созванном в Москве в декабре 1892 года, генерал много говорил о полном оскудении степного края, который может быть спасен только организацией орошения в широких размерах. Такого же мнения держался генерал Жилинский и инженер-гидротехник M. H. Герсеванов (1830–1907).

Другие лица, участвовавшие в обсуждении этих вопросов, держались противоположного мнения и говорили, что искусственное орошение организовать в России невозможно. Генерал Филипенко, критикуя Анненкова и Жилинского, утверждал:

— Значительные междуречные пространства вовсе лишены проточных вод; но и в тех местностях, где такие воды находятся, не представляется возможности пользоваться ими для целей орошения.

Надо было разобраться во всей этой разноголосице. Костычев выступил со своими соображениями. Прежде всего он опроверг мнение о том, что без орошения земледелие в степной полосе невозможно.

— И в рамках «сухого земледелия» можно достичь многих успехов, — говорил ученый. — Засухи и неурожаи часто случаются не потому, что не хватает влаги: они порождаются существованием в ряде мест дикой переложной системы, страшным разрушением структуры почвы, вырубкой лесов, плохой обработкой. У нас «все делается по рутине».

Необходимо упорядочить приемы земледелия, но нужно также искусственное орошение — и не только лугов, «но и хлебов», а также садов и огородов. Костычев выступает на страницах печати со статьей «О сельскохозяйственном значении прудов». Здесь он говорил о том, что нужно использовать всякую возможность для строительства водоемов в степной полосе. «Во многих случаях орошение из небольших прудов… может представить огромную важность», — писал он. Но орошение должно базироваться на строго научной основе, которой еще нет: «…до настоящего времени мы еще не умеем вести орошение соответственно нашим климатическим и почвенным условиям».

Еще в конце восьмидесятых годов прошлого века Костычев стал одним из наиболее выдающихся и известных русских ученых-агрономов. После засухи 1891–1892 годов его вес в агрономических кругах еще более возрос. Он сочетал в себе блестящего знатока практики сельского хозяйства и глубокого теоретика в области агрономии, почвоведения, геоботаники, бактериологии. В «Сельскохозяйственном словаре», изданном в 1891–1893 годах, можно найти такие строчки:

«В ряду русских ученых агрономов профессор Ко стычев занимает одно из первых мест по числу, разнообразию и солидности выполненных им научных исследований, затронувших самые различные вопросы общего земледелия, выдвинутые современной сельскохозяйственной наукой». Ближайший друг Павла Андреевича профессор А. Ф. Рудзкий говорил, что «в научной и практической постановке химических вопросов нашей почвы, вопросов об уходе зэ нею, об ее обработке и удобрении Костычев не имеет себе равного».