Приходится удивляться тому, что Костычев за короткое время — в несколько месяцев — сумел сделать много крупных научных открытий, обобщить их, написать прекрасную научную работу, прийти к важнейшим практическим выводам. Он обладал громадной трудоспособностью и не меньшей наблюдательностью, умел шаг за шагом прослеживать наиболее тонкие явления природы, был прекрасно осведомлен в новейших достижениях разных наук — ботаники, химии, агрономии. Эти черты в характере Костычева правильно подметил его современник — профессор H. M. Сибирцев. «По складу своего мышления и по направлению своих работ, — говорил он о Костычеве, — это был тонкий, остроумный, настойчивый и последовательный аналитик. Изучить явление от начала до конца, от корня до последних разветвлений, не оставить без рассмотрения ни одной детали, исследовать шаг за шагом все нити и изгибы вопроса, всюду применяя строго выдержанные методы меры и веса, — вот задачи, которые ставил себе Костычев и которые выполнялись им с неизменно сосредоточенным вниманием и соответствующим успехом».

Зимой 1881/82 года чрезвычайно оживилась работа костычевского студенческого научного кружка в Лесном институте. Костычев рассказывал студентам о поездке по черноземным степям, показывал им образцы собранных почв и растений. Он увлекал молодежь своим примером смелого экспериментатора, стремившегося разрабатывать важные научные проблемы, которые имели первостепенное значение и для практики.

Студенты института наперебой стремились брать темы для своих «рассуждений» в лаборатории почвоведения. Ее руководитель очень нуждался в помощниках. После первого знакомства с черноземами в природе перед ним встало множество вопросов, требующих срочного разрешения. Костычев прекрасно сознавал, что он один немного сумеет сделать. Кое-какие анализы удавалось провести на сельскохозяйственной химической станции, но здесь возможности были очень невелики. Привлечение студентов к работе имело поэтому большое значение. И они действительно много сделали для своего учителя. Он всегда с чувством глубокой благодарности отмечал участие студентов в его исследованиях. В предисловии к одной из своих книг он писал: «Не могу не высказать моей признательности слушателям Лесного института, работами которых… я мог воспользоваться при своих исследованиях. Без такого пособия труд мой или- был бы менее полон, или же явился бы в свет позднее».

Студенты и сам Костычев прежде всего приступили к исследованию процессов разложения органических веществ. Почвенный перегной имеет темную окраску, тогда как исходные продукты, из которых он образуется, окрашены совсем в другие цвета. Как же получаются эти темно окрашенные вещества? — вот что надо было выяснить. Существовала и другая сторона в этом деле, которая глубоко занимала Костычева. Большинство ученых, изучавших чернозем, обращало внимание только на накопление в нем перегноя. Интересно было выяснить противоположный процесс — процесс разложения перегноя. Ведь при этом вновь высвобождаются простые минеральные соли и углекислый газ, нужные для питания высших растений.

Студент Белен начинает исследовать влияние температуры и влажности на разложение органического вещества; студент Опритов изучает воздействие на этот процесс углекислой извести. Слушатель Стешко готовит «рассуждение» на тему «О ходе процесса разложения органического вещества растительного происхождения». Так как подобных исследований раньше почти не проводилось, то методику работы и аппаратуру студентам приходилось создавать самим; деятельную помощь оказывал им в этом руководитель лаборатории.

В результате коллективной работы костычевского кружка были разрешены многие интересные вопросы. Выяснилось, что с возрастанием температуры разложение быстро усиливается, но только в том случае, если разлагающееся вещество содержит достаточно влаги Сухие растительные остатки тоже разлагались, но очень медленно. При достаточной влажности разложение сильнее всего идет при температуре около 35–37 градусов. Более высокие температуры замедляют процесс разложения. Отсюда Костычев сделал предположение, что в разложении органического вещества главная роль принадлежит необычным химическим процессам, а микроорганизмам. Их значение в процессах «брожения», напоминающих разложение органических веществ в почве, незадолго до работ Костычева было установлено выдающимся французским ученым, одним из создателей научной микробиологии, Луи Пастером (1822–1895). Костычев, однако, не владел микробиологическими методами; впрочем, по отношению к почве таких методов тогда вообще не существовало.

В начале 1882 года Костычев был отвлечен от интересовавших его научных проблем совершенно новым делом, которое, на первый взгляд, могло только помешать его работам по почвоведению. Он занялся изучением… предохранительных прививок сибирской язвы и некоторых других болезней лошадям и овцам.

В России, как и в других странах, нередко происходили огромные падежи скота. Причиной их были заразные болезни, мер борьбы с которыми совершенно не существовало. Нередко эти эпидемии поражали одновременно и людей и животных. Еще в Тверской летописи, в записи под 1158 годом говорилось: «Мор бысть мног в Новегороде и в людях и в конех, яко не льзя бяше дойти торгу сквозе город ни на поле выйти, смрада ради мертвых; и скот рогатый помре». Но только в XVIII веке были описаны более точно такие болезни, как страшная сибирская язва, поражавшая особенно сильно лошадей и овец. В конце семидесятых — начале восьмидесятых годов XIX столетия эпидемии сибирской язвы участились и приняли особенно угрожающий размах. В это время только за один год в Барабинской степи Западной Сибири пало от этой болезни около 100 тысяч лошадей. В 1879 году в одном херсонском имении помещика Фальц-Фейна сибирская язва погубила 125 тысяч овец.

Два года спустя во Франции Пастер создал специальные вакцины для предохранительных прививок сибирской язвы домашним животным. Он продал свое открытие специально организованному в Париже Обществу пастеровских вакцин, у которого все страны должны были покупать вакцины за дорогую плату. Это общество предложило русскому посольству в Париже произвести пастеровские прививки и в России. Косные царские чиновники отклонили это предложение.

Тогда некоторые помещики по своему почину приобрели вакцины и попробовали их, но результаты неожиданно получились очень неутешительные: 80 процентов привитых овец пало. Помещик Кудрявцев, потерпевший особенно сильный убыток от вакцинации, с гневом писал: «1) Пастер изобрел новый яд с живыми организмами, который превосходно убивает, 2) предохранительная его вакцина никуда не годится и предохраняет только случайно». Французы объяснили этот падеж овец тем, что вакцины якобы испортились, так как они находились в дороге из Парижа в Россию 40 дней.