Финансовые затруднения Рычкова в какой-то мере были обусловлены многочисленностью его семьи. Рычков был женат дважды. Первый раз он женился в 1733 году в Ямбурге на А. П. Гуляевой и имел от нее 11 детей. В 1751 году Анисья Прокофьевна умерла во время родов, и весной 1752 года Рычков женился вторично на Алене Денисьевне Чириковой. От второго брака у Рычкова было 9 детей. В воспитательных целях Рычков пишет в Спасском "Записки" для детей. Они предназначались для чтения в узком семейном кругу и впервые были опубликованы только в 1905 году в "Русском архиве". "Записки" дают ценнейший материал для биографии Рычкова. В них он предстает неустанным и скромным тружеником, желающим, чтобы и его дети выросли трудолюбивыми и честными.
Несмотря на трудности, Рычков продолжал свои научные исследования. В этом ему способствовало Вольное экономическое общество, которое ставило своей целью содействие развитию сельского хозяйства, промыслов и промышленности и членом которого он был избран в первый же год его существования 2 ноября 1765 года. Общество издавало "Труды", сохранившие научное значение до наших дней. Рычков становится активнейшим корреспондентом общества: с 1766 по 1773 год он публикует в "Трудах" более 30 статей, получивших высокую оценку в ученом мире и отмеченных четырьмя серебряными и одной золотой медалью.
Среди этих работ выделяется статья "О медных рудах и минералах, находящихся в Оренбургской губернии" (1766)(25), которая была написана по заданию М. В. Ломоносова. В статье Рычков касается важных вопросов ведения разведки медных руд, устанавливает закономерности формирования рельефа приуральского края, высказывает гипотезу о происхождении Уральских гор. Предположение ученого о геологическом устройстве края согласуется с гениальными идеями М. В. Ломоносова, высказанными им в знаменитой работе "О слоях земли".
В 1768 году выходит статья Рычкова "О горючей угольной земле", где он сообщает о своих находках угольных пластов и делает заключение, что угли "в здешней губернии в разных местах сысканы быть могут", что блестяще подтвердилось в советское время, когда были разведаны Южно-Уральское, Домбаровское, Убаганское и другие крупные месторождения бурого и каменного угля.
Еще в "Топографии Оренбургской губернии" Рычков обращал внимание на необходимость правильного ведения лесного хозяйства. В 1767 году он выступает со специальной статьей "О сбережении и размножении лесов", которую по заслугам считают первой работой по степному лесоводству. Ученый подчеркивает исключительно большую роль леса в жизни человека: "В жизни человеческой коль нужен есть лес, о том пространно изъяснять не надобно. Всяк удобно видит и понимает, что от недостатку леса жизнь наша подвержена будет великим трудностям, а в случае неимения их и самым бедственным приключениям"(26).
Рычков характеризует экологические особенности основных древесных пород, описывает качества древесины и возможности ее хозяйственного использования. Впервые в отечественной литературе Рычков показывает губительное влияние степных палов на лес. По его мнению, для улучшения пастбищ и пашни нужно изыскивать другие, более рациональные методы, чем использование степных пожаров.
Следующая статья Рычкова "О содержании пчел", вышедшая с дополнениями в 1767–1769 годах, является первой научной статьей о русском пчеловодстве. Ученый сам устраивал ульи со стеклянными стенками и вел кропотливые наблюдения за пчелами.
В течение многих лет Рычков изучал крупнейшее месторождение каменной соли у Илецкой защиты (ныне г. Соль-Илецк). Результатом этих исследований стала статья "Описание Илецкой соли", опубликованная в "Трудах Вольного экономического общества" в 1772 году. По сведениям Рычкова, илецкая соль разрабатывалась казахами и башкирами задолго до прихода в зауральские степи русских. Он указывает на обилие горько-соленых озер, возникших на месте заброшенных разработок соли, и отмечает необычные свойства воды в озерах: "Купающийся в ней человек подлинно далее плеч не грузнет, поджавши ноги можно на ней сидеть, не касаясь дна, а на самом глубоком месте может человек стоять по шею в воде, не доставая дна; да и чрез всю глубину не касаясь оного пройтить и лежать на ней спиною и брюхом свободно может, не делая никакого движения ни руками, ни ногами"(27).
Далее Рычков отмечает, что горько-соленая вода и озерная грязь признаются целебными; сюда ежегодно для излечения от болезней съезжались много башкир и казахов.
Рычков пишет ряд экономико-географических статей: "Ответы на экономические вопросы, касающиеся до земледелия…" (1767), "О способах к умножению земледелия в Оренбургской: губернии" (1767) и др. В этих работах ученый делает важные выводы о плодородии степных почв, способах выращивания зерновых культур и разведении домашнего скота.