Засуха 1875 года привлекла к себе внимание не только Костычева, но и других ученых: А. В. Советова, известного натуралиста-зоолога M. H. Богданова (1841–1888), В. В. Докучаева. Они считали, так же как и Костычев, что отсутствие научно обоснованных мер борьбы с засухой связано с неизученностью главной почвы степной полосы — чернозема.
Засухи приводили не только к крестьянским голодовкам, но также способствовали и уменьшению экспорта пшеницы из России. Это обстоятельство привлекло к черноземной проблеме внимание правящих кругов. Заинтересовалось этим и Вольное экономическое общество. Оно избрало так называемую «черноземную комиссию» в составе А. В. Советова, М. Н. Богданова, В. В. Докучаева и секретаря общества А. И. Ходнева. По ее поручению Докучаев подготовив доклад «Итоги о русском черноземе», в котором было убедительно показано, что только глубокое и всестороннее изучение этой замечательной почвы может создать основу для разработки приемов улучшения земледелия.
«Для полного научного знакомства с черноземом, как и со всякой другой почвой, — говорил Докучаев, — необходимо основательно изучить следующие стороны вопроса: распространение чернозема, флору и фауну… химические, физические и микроскопические свойства данной почвы и, наконец, различного рода геологические отношения ее как к коренным породам, так и к другим почвам. Только после полного знакомства со всеми этими сторонами дела мы вправе будем сказать, что знаем чернозем; только тогда и мыслимо будет предложить вполне законченную научную теорию образования чернозема, установить тип черноземных почв, понять все их особенности и окончательно выяснить причины их замечательного плодородия. До тех же пор все попытки в этом направлении будут оставаться именно попытками, хотя иногда и блестящими и близкими к истине». Из этих слов Докучаева ясно видно, насколько шире ставил он вопрос изучения чернозема, чем тот же Грандо.
Докучаев разработал программу всесторонних исследований чернозема, разделив их на две части: геолого-географическую и физико-химическую. Сначала было решено провести геолого-географические исследования, поручили их Докучаеву. За два года — 1877 и 1878 — он вдоль и поперек изъездил и исходил степную область и собрал много образцов чернозема из разных губерний.
Еще в своем отчете за 1878 год Докучаев высказал, правда еще в неясной форме, свою главную мысль: чернозем и вообще всякая почва не является горной породой, а представляет собой самостоятельное новое тело природы, развивающееся по своим особым законам. Уже здесь ученый говорил о «климатических, растительных и грунтовых условиях», под влиянием совокупной деятельности которых и их различного сочетания образуются и различные типы почв: в одних условиях — «почвы северные», в других — «черноземные», в третьих — «юго-восточные — каштановые».
Сам Докучаев на свой отчет 1878 года смотрел как на предварительный, зная, что впереди предстоит еще громадный труд по обработке и систематизации всех собранных материалов и по химическому анализу образцов почв, привезенных из разных мест.
Вольное экономическое общество, обсудив отчет Докучаева, выделило комиссию по химическому изучению собранных образцов и отпустило на эту работу 1 500 рублей. К этим химическим исследованиям был привлечен профессор Юрьевского (ныне Тартуского — Эстония) университета Карл Шмидт (1822–1894), большие работы поручались и Костычеву. Давно мечтал он именно о таком поручении.
Осенью 1878 года Костычев посетил Докучаева в геологическом кабинете университета. Все свободные места были заняты здесь мешочками с почвой. С интересом рассматривали ученые «образчики» почв, как любил выражаться Докучаев, советовались, в каких образцах провести определение перегноя и других составных частей почвы. Костычев рассказал Докучаеву о своем плане проверить еще раз теорию Грандо на этих черноземах. Из университета в Лесное полученные «образчики» пришлось везти на извозчике.
Так Докучаев и Костычев начали совместное изучение чернозема. Это было творческое содружество. Но дружбы в обычном смысле слова у них не получилось. Скорее наоборот, между двумя исследователями постепенно установились настороженные, внешне даже порой враждебные отношения. Первоначально это возникло, повидимому, по следующим причинам: Докучаев считал, что агрономы, не владея методами геологических исследований, не могут разобраться в условиях происхождения почв и их географического распространения. Костычеву же было непонятно, почему именно геолог Докучаев смело берется за такой чисто агрономический вопрос, как изучение чернозема. Характер у обоих был строптивый, решительный. В дальнейшем расхождения между двумя учеными определялись уже их разным пониманием многих очень важных вопросов почвоведения. Но это ярко проявилось только после 1882 года. Пока же Костычев с увлечением принялся за анализы докучаевских образцов.
