Физико-географическое положение и характеристика территории
Участок не богат водными источниками. На его территории нет крупных озер, болот, широких рек. Но именно здесь, под сенью заповедных лесов, набирает силу основная водная артерия Пензенского края - река Сура. Это придает заповеднику исключительное водоохранное значение.
Истоки Суры лежат севернее, в нескольких километрах от границы заповедника, в Ульяновской области. Протяженность Суры на территории заповедника составляет, по данным лесоустройства, 10,7 км, а ее правого притока -реки Час - 0,3 км. Общая длина лесных ручьев равна 30,6 км. Русла рек и ручьев извилистые, течение быстрое.
В питании рек главную роль играют талые воды, поэтому на весенний период приходится основная масса годового стока. Наличие грунтовых вод отмечается многочисленным родниками и ключами; чаще всего они встречаются там, где эрозионная деятельность реки или оврага обнажает водоносный горизонт. Большинство ручьев берет начало в оврагах и балках с обнаженными родниками. Площадь болот на участке составляет 42,6 га. Болота переходного типа расположены в понижениях на водоразделах, среди песчаных и супесчаных почв, низинные болота - в поймах рек и ручьев, у склонов и в долинах. В центре участка расположено озеро «Светлое».
Климатические условия
Основные климатические показатели территории расположения участка характеризуются по данным метеорологической станции, расположенной в г.Кузнецке. Средняя температура января - 14°С, июля +19,3°С. Среднее годовое количество осадков - 574 мм с колебаниями от 315 до 686 мм. Повторяемость засух отмечается через 3-4 года. В обычные незасушливые годы среднее годовое количество осадков обеспечивает хорошие условия для произрастания лесной растительности. Наибольшее количество осадков выпадает летом. Летние осадки выпадают в виде кратковременных ливневых дождей. Осадки зимнего периода (октябрь - март), несмотря на меньшее количество, играют большую роль в питании грунтовых вод, чем осадки летнего периода.
Продолжительность вегетационного периода - 140 - 150 дней. Период без морозов в среднем 128 дней. Снежный покров держится в среднем около 150 дней. Постоянный снежный покров устанавливается с третьей декады ноября. Средняя дата схода снежного покрова - 5 - 7 апреля. Толщина снежного покрова неравномерная. В лесу его мощность довольно значительна и составляет 50 - 55 см. Максимальной высоты снеговой покров достигает в марте - до 75 см.
Климатические факторы, отрицательно влияющие на рост и развитие древесной растительности: засухи и бури, вызывающие уменьшение годичного прироста, увеличение количества лесных пожаров, ускоряющих процесс развития вредных насекомых. Поздние весенние заморозки и зимние морозы сокращают вегетационный период. Бури опасны своим механическим действием на древостои, вызывая в них ветровалы и буреломы.
Рельеф и почвы
Верховья Суры расположены на на крайнем востоке Пензенской области, в наиболее высокой части Приволжской возвышенности, известной под названием Сурская Шишка, в междуречье истока Суры и её первого правого притока-реки Час. Максимальные абсолютные высоты исходной водораздельной равнины: 297 м на севере и 317 м в южной части участка; отметки урезов рек: Суры - 252 и 235 м, Часа - 239 м. Поверхность сложена песчаной толщей, залегающей на денудированной кровле палеогеновых пород. Характерен холмистый эрозионный, то есть образовавшийся в результате разрушения, тип рельефа. Неширокие, но значительно выработанные долины малых рек и густая овражно-балочная сеть чередуются с приподнятыми узкими водоразделами между ними.
В западной части на поверхности песчаной равнины развит сложно построенный, преимущественно эоловый (образующийся в результате выветривания), рельеф. Холмы, короткие гряды, бугры чередуются с мягкими понижениями, западинами, слепыми короткими ложбинами и линейными истоками современных водотоков. Все границы пологие, мягкие, без следов свежих врезов, размывов или подмывов водными потоками. Следов свежего развеивания также нет. На северо-востоке простирается плоская песчаная равнина с небольшими понижениями и пологими повышениями.
Почвообразующей породой служат третичные кварцевые пески. Зачастую они имеют небольшую мощность и на различной глубине подстилаются песчаниками на глубине от 10 до 150 см. Изредка в толще песков на глубине до 1 м имеются линзы пылеватого суглинка (Воронин, 2003).
Преобладают дерново-подзолистые слабодифференцированные почвы (более 80% от общей площади), зачастую с различной степенью оглеения (около 30%). Пойменные торфянисто-болотные оглеенные супесчаные и легкосуглинистые почвы составляют около 15% от общей площади и расположены по замкнутым понижениям, в поймах рек и ручьев. Это почвы избыточного грунтового увлажнения, и весной они затапливаются паводковыми водами.
Отличительной особенностью почв на территории участка является или полное отсутствие элювиального горизонта, или его фрагментарное выражение в виде отдельных осветленных пятен в нижней части перегнойного горизонта. Непосредственно под горизонтом А1 формируется иллювиальный горизонт.
Дерново-подзолистые слабодифференцированные супесчаные и песчаные почвы на третичных песках встречаются преимущественно в виде пятен по выпуклым элементам рельефа на пологих склонах долины р. Суры и её притоков.
Дерново-мелкоподзолистые поверхностно-слабоглееватые супесчаные почвы на третичных песках распространены в нижних частях пологих склонов, ложбинах стока, понижениях рельефа. Верхняя часть профиля этих почв обычно не оглеена или имеет следы сезонного переувлажнения в виде отдельных ржавых примазок. Оглеение отмечается в нижних частях иллювиального горизонта, а также в С.
Дерново-неглубокоподзолистые контактно-глееватые супесчаные почвы на песках, подстилаемые суглинками, приурочены к ровным или несколько пониженным элементам рельефа. Достаточная обеспеченность элементами зольного питания и влагой делает возможным произрастание на этих почвах хвойно-широколиственных лесов с травянистым покровом из дубравного разнотравья. Участие в составе широколиственных пород усиливает биологическую аккумуляцию зольных элементов и способствует обогащению верхнего слоя полуторными окислами и кальцием. Подобное изменение химического состава верхней части почвенного профиля - накопление перегноя, полуторных окислов, кальция - вносит соответствующие изменения в механический состав почвы, а именно: обогащает верхние горизонты частицами физической глины. В результате верхние слои песчаной почвы приобретают супесчаный характер. На контакте пород отмечается оглеение.