Эта живая схема освоения пустошей позволит вести многоотраслевое земледелие, обеспечивающее хозяйство хлебом, кормами для скота, сырьем для изготовления льняных тканей. Одновременно на фоне возрастающих урожаев будет происходить неуклонное повышение плодородия почвы, обогащение ее азотом, фосфором, калием, органическим веществом. Такой подход к делу наносил на практике удар всяким разговорам о падающем плодородии почвы, о том, что будто бы надо стремиться к небольшим урожаям, которые сохранят плодородие почвы для будущих поколений. Практические достижения батищевского хозяйства, располагавшегося на бедных подзолистых почвах, с полной несомненностью показали, что при продуманной системе земледелия урожаи прогрессивно возрастают, и плодородие почвы при этом заметно увеличивается.
Система повышения плодородия подзолистых почв, которую начали разрабатывать Энгельгардт и Костычев, базировалась на комплексе мер — хорошей обработке почвы, правильном чередовании культур, — выгодном и для хозяйства и для наращивания плодородия, на обязательном применении удобрений. Важнейшее место в этой системе занимали кормовые травы, в первую очередь клевер.
В Смоленской губернии и в других нечерноземных районах крестьяне особенно сильно страдали от малоземелья и почти не имели выгонов. Во многих местах наблюдал Костычев, что крестьяне пасут скот на паровых полях и причиняют им огромный вред.
«В Средней России, — с горечью писал он, — паровым полем пользуются обыкновенно как выгоном для скота». Ученый настаивает на недопущении этого, рекомендует улучшить луга, расширить искусственное травосеяние, что создаст запасы кормов и избавит паровые поля от превращения в выпасы.
Важными и интересными были, конечно, и те наблюдения над искусственный травосеянием, которые ученому удалось сделать в южной части черноземной полосы. Здесь, при введении травосеяния, было допущено множество ошибок. Природные условия многих районов России и Западной Европы были совсем различны, и поэтому некритическое заимствование оттуда приемов травосеяния в данном случае было недопустимым. Однако первоначально высевались преимущественно заграничные травы, это принесло в конце концов известную пользу: разработали свои оригинальные приемы возделывания трав, отказались от посева их неподходящими для местных условий семенами, приобретенными у западноевропейских и американских фирм, и стали сеять свои травы: костер, овсяницу, русские люцерны, эспарцет. Часто бывая в Харькове, Костычев заходил здесь в университет к профессору агрономии А. Е. Зайкевичу. Это был большой знаток украинского сельского хозяйства. Он рассказал Костычеву, что в Харькове первые посевы дикорастущего эспарцета произведены были профессором ботаники В. М. Черняевым, который еще в 1842 году засеял семенами этой травы, собранными в степи, полторы десятины земли, принадлежащей университетскому ботаническому саду. Место было высокое, сухое, но эспарцет пошел очень хорошо и в течение 14 лет давал большие укосы. — Отсюда культура эспарцета распространилась и в другие места.
В Воронежской губернии, у помещика Стишинского и окрестных крестьян, Костычев наблюдал прекрасные поля эспарцета, люцерны, красного и шведского клевера. В засушливой степи вблизи Одессы известный лесовод и агроном В. П. Скаржинский (1797–1861) еще в 50-х годах провел удачные опыты введения в культуру обыкновенного типца. О типце Скаржинский писал, что овцы «страсть как любят эту траву». «Я замечал, — продолжал он, — да и всякий чабан подтвердит, что тонконог (типец), быв съеден овцами, в сутки поднимается густой щеткой на полвершка, так что при правильном разделении пастбищ, засеянных тонконогом, малое сравнительно пространство может кормить большое стадо и притом травой сочной, вкусной, питательной, очень любимой овцами, почему и зовут ее также овечьей травой».
Во время своих работ по изучению сибирской язвы Костычев заинтересовался судьбами русского овцеводства. В 1884 году в семи номерах журнала «Сельское хозяйство и лесоводство» он печатает переведенное им с дополнениями «Практическое руководство к разведению мериносовых овец». Южная Россия, по Костычеву, является краем, исключительно благоприятным для разведения в самых больших размерах лучших пород овец, дающих много шерсти отличного качества, а также и мяса. Однако в связи с сокращением площади естественных пастбищ и сенокосов дальнейшие судьбы овцеводства всецело зависят здесь от создания хорошей кормовой базы, то-есть от правильно организованного травосеяния. К этой мысли подходили южнорусские агрономы и ботаники — В. М. Черняев, В. П. Скаржинский, И. У. Палимпсестов и другие, которые занимались изучением и разведением трав в связи с нуждами овцеводства.
