Работая по преимуществу над вопросами обработки черно­земных почв, ввиду ее решающего значения в деле накопления и сохранения влаги, П. А. Костычев не оставил без внимания и вопросы удобрения, которые он не отрывал от других вопро­сов земледелия. Им было составлено одно из первых руководств но удобрению почв. Для характеристики его взглядов на вопросы удобрения следует сказать, что он выступил решительным противником пользовавшейся в то время широким признанием теории «пол­ного возврата» питательных веществ как не имеющей рацио­нального обоснования. Единственно надежным руководством в деле применения удобрений он считал полевой опыт, допол­ненный учетом его экономической эффективности.

Наибольшее внимание в своих работах, касавшихся вопро­сов удобрения, П.А. Костычев уделил применению навоза на черноземных почвах, причем он дал правильное объяснение случаям отсутствия благоприятного действия навоза вследствие недостаточной подготовки (соломистости) последнего, при ко­торой почва временно обедняется минеральным азотом, погло­щаемым развивающимися микроорганизмами. Им были осве­щены также вопросы о применении сидерального и зеленого удобрений. Наряду с органическими удобрениями П.А. Косты­чев считал также целесообразным применение минеральных удобрений — суперфосфата на черноземах, фосфоритной муки, калийных удобрений и извести — на подзолистых почвах.

Весьма важными условиями успешности обработки почвы П.А. Костычев считал своевременность и качество ее выполне­ния и соответствие ее с местными почвенными и климатиче­скими условиями, а также с погодными условиями данного года. В этом отношении он был противником какого бы то ни было догматизма и трафаретности, а также слепого подражания западноевропейским приемам. Прекрасным примером, под­тверждающим только что сказанное, является отношение П.А. Костычева к вопросу о двоении (т.е. летней перепашке) пара, которое до него рекомендовалось повсеместно как обя­зательный прием. Костычев указал, что такая рекомендация является ошибкой, так как в некоторых случаях (нередких в черноземной области), а именно, когда стоит засуха и обра­зовался сухой верхний слой, двоение пара приведет к еще боль­шему и недопустимому иссушению почвы; поэтому в таких случаях от двоения пара необходимо отказаться и заботиться только об уничтожении на нем сорных трав и о поддержании поверхности почвы в рыхлом состоянии.

Другим примером подобного рода, менее удачным и, как правило, неприемлемым с точки зрения современных требо­ваний к обработке почвы, было отношение Костычева к вопросу о глубине основной вспашки. Считая главной задачей обработки почвы обеспечение растений влагой, он придавал более важ­ное значение своевременности и качеству вспашки, чем ее глу­бине. Поэтому в случаях недостатка в рабочей силе, когда стремление к глубокой вспашке могло повести к несвоевремен­ному ее выполнению, Костычев считал более целесообразной мелкую, но своевременно сделанную вспашку. Для обоснова­ния целесообразности более мелкой пахоты в этих случаях (имея в виду заботу о сохранении влаги в почве) Костычев попы­тался развить и теоретические соображения; однако ясно, что здесь была уступка, вызванная экономическими условиями, в ко­торых находились частновладельческие хозяйства того времени.