Motelay consacrait ses loisirs à la botanique. Il put profiter de l'enseignement de Laterrade.
Il s'intéressait particulièrement aux mousses et aux hépatiques. Son herbier, riche en plantes de France, d'Europe et d'Algérie, comporte de nombreuses notes de la main de prestigieux correspondants. Le Jardin Botanique possède 96 liasses de l'herbier de Motelay.