Географическое положение. Заповедник находится в северной части Темниковского района Мордовской АССР, граничит с Горьковской областью, где находится главная часть смежного с заповедником большого лесного массива общей площадью около 140000 га.

Заповедник лежит в подзоне предстепья в массиве сосновых лесов Окско-Клязьминского полесья. Он занимает междуречье Мокши и её правого притока Сатиса. На востоке он доходит до верховьев реки Алатыря, втекающей в Суру.

Рельеф. Рельеф заповедника равнинный, с относительно небольшими повышениями, поймами речек и отдельными логами, пересекающими территорию заповедника в западном и южном направлениях. Наибольшей выравненностью рельефа отличаются водоразделы речек и их склоны, где на протяжении ряда километров приходится наблюдать лишь плоские повышения и понижения, почти незаметно переходящие в долины. Лишь в нижнем течении реки Сатиса прорезана глубокая долина до 10—12 м с крутыми берегами, сложенными известняками каменноугольной системы.

Территория заповедника (по описанию проф. Н.П. Ремезова). занимает четыре террасы правого берега реки Мокши. Первая терраса высотою в 110 м над уровнем моря — поима реки Мокши, которая находится в западной части заповедника и имеет ширину до 4—6 км. В весеннее время она заливается полыми водами. Пойменный ландшафт оживляют незаливаемые небольшие останцы и довольно многочисленные старицы. Некоторые старцы тянутся на 2—4 км узкой полосой, окаймленные зарослями ив, ольшаниками и дубняками. На равнине поймы имеются также многочисленные мелкие, обсыхающие летом, «выбоины», «колдобины», «бочаги» — результат весенней работы воды. Местами речные отложения образуют бугры и плоские гривки.

Переход к надпойменным террасам местами заметен в виде небольшого уступа. Вторая терраса высотою 110—120 м над уровнем моря расположена узкой полосой, которая начинается от кордона Плотомойка и идёт в южном направлении, через реку Пушту к юго-западной границе заповедника. Переход второй террасы в третью очень постепенный. Высота третьей террасы над уровнем моря 120—140 м. Её западная граница проходит от реки Сатиса, восточнее кордона Плотомойка, через среднее течение реки Пушты до южной границы заповедника. Для полосы третьей террасы характерен карстовый мезорельеф в виде воронок и всхолмлений, имеющих, форму «грив», «гривок» - это невысокие (2—5 м) повышенные широкие гряды длиной до сотни метров. Они вытянуты в различных направлениях с более или менее пологими склонами и замкнутыми среди них понижениями, обычно заболоченными. Понижения между грядами иногда лежат на различных уровнях, обособленные или связанные между собой. Они представляют карстовые углубления («воронки» — «провалы») формы опрокинутого конуса диаметром от 5—6 и до 30 м при глубине до 3—6 м с крутыми, равномерно падающими склонами, то сухие на дне, то временно или постоянно заболоченные. В жизни и распределении растительного и животного мира карстовый мезорельеф имеет большое значение в сохранении влаги в наиболее сухих частях территории заповедника на высокой третьей террасе.

Четвертая водораздельная терраса занимаем восточную и центральную части заповедника. Там находится её наивысшая точка так называемый «Игишев бугор» и гряда в районе кордона Белоусово с отметкой 180 метров над уровнем моря. В районе Игишева бугра также сказывается в рельефе влияние карстовых явлений, но здесь они выражены сильнее, чем на третьей террасе.

Геологическое строение. Окско-Клязьминская равнина, на которой расположен заповедник, возникла месте Восточно-Русской впадины, заполненной осадками палеозоя и мезозоя, покрытые затем четвертичными отложениями. В результате тектонических движений горизонтальные палеозойские и мезозойские напластования были смяты в складки, имеющие простирание с севера на юг. Одно из антиклинальных поднятий, известное под наименованием «Алатырский вал», южным концом заходит на территорию заповедника.

Коренными породами на территории заповедника служат отложения каменноугольной системы, представленные доломитами, доломитизированными кремнистыми известняками верхнего карбона (С3). Позднейшие дочетвертичные отложения снесены Днепровским оледенением и его талыми водами. Поэтому четвертичные отложения контактируют непосредственно с осадками верхнего карбона.

Четвертичные отложения представлены Днепровской мореной и покрывающими её кварцевыми древнеаллювиальными песками. Местами морена перемыта и превращена в валунную супесь. В пределах второй и третьей террас морена смыта, и пески залегают непосредственно на известняках карбона. Это создало условия для развития карстовых явлений.

Гидрография. Главная водная магистраль Мордовской АССР - река Мокша лишь на небольшом протяжении течет по западной границе заповедника. её правый приток река Сатис и приток последнего Арга протекают по северной его границе. С водораздела рек Алатыря и Мокши из лесов заповедника берут начало притоки Сатиса: Саровка (длина 22 км) с притоком Ольховкой, Глинка (9 км), Черная (10 км), Пушта (28 км) с Вязь-Пуштой (7 км). Они и их многочисленные притоки составляют довольно сложную, неравномерную густую сеть в пределах территории заповедника. В юго-восточной части его на том же плато берут начало правые притоки реки Мокши: Шавец — 4 км, Ворскляй — 4 км и Нулуй — 2 км. У самой границы заповедника намечаются и истоки речек системы реки Алатыря.

Притоки Сатиса в северной части заповедника: Глинка, Саровка и Арга текут с юго-востока на северо-запад почти параллельно друг другу. Речки Черная и Пушта в основном имеют направление течения с северо-востока на юго-запад. Притоки Мокши: Щавец, Ворскляй и Нулуй текут прямо на юг. Все речки заповедника берут начало в малозаметных депрессиях рельефа с малоразработанным руслом, но дальше развитие долин идет различно.

Основная водная артерия заповедника — река Пушта берёт начало на высоте 180 м. над уровнем моря. Не более как через километр уже намечается выработанное русло, а ещё через километр Пушта течёт в довольно глубокой, четко выраженной, с крутыми склонами долине. Ниже по течению долина речки постепенно расширяется, течение замедляется, и происходит отложение взвешенных частиц аллювия. Здесь наблюдается уже небольшая пойменная терраса. Обширная, местами заболоченная пойменная терраса имеется и при впадении в Пушту её притока Вязь-Пушты. В нижнем течении Пушты, в части пролегающей к пойме реки Мокши, она образует целый ряд широких плесов.

Речка Черная имеет ряд притоков, берущих начало в заболоченных понижениях. Речка впадает в Сатис несколько выше устья Пушты. В верхнем течении речек Большой и Малой Черной такого интенсивного размыва русла, как в реке Пуште, не имеется, но в среднем и нижнем течении имеются хорошо развитые поймы.

Иначе построены долины Саровки, Глинки и Арги, имеющих направление с юго-востока на северо-запад. Их истоки лежат в восточной части заповедника в заболоченных лесах на высоте около 160 м над уровнем моря. Падение русла здесь более спокойное, и поэтому размывающая деятельность вод очень слабая. Долины этих речек постепенно и спокойно расширяются, образуя узкие луговые террасы. Известное влияние на образование пойм речек Саровки и Глинки оказали осуществлявшиеся в прошлом кустарные гидротехнические мероприятия. Для целей сплава древесины их русла спрямляли, углубляли, местами устраивали плотины со шлюзами. Всё это должно было отразиться на строении русл и самих долин названных речек.

Притоки реки Мокши — Шавец, Ворскляй и Нулуй, имея южное направление, протекают в хорошо разработанных глубоких долинах с крутыми берегами и очень узкими днищями.

Речки Саровка и Глинка имеют довольно густую, равномерную сеть притоков, обеспечивающую достаточный дренаж их бассейнов. У Пушты и Черной сеть притоков очень редкая и неравномерная.

Непрерывное течение рек и речек заповедника по всей их длине наблюдается лишь в весеннее время и при сильных дождях. В летний период русла речек безводны или слабо наполнены на небольших отрезках.

На Пуште непрерывное течение за счет родников имеется только в её нижней части. При таком состоянии речной сети она далеко не обеспечивает достаточного водоснабжения всей территории. Это налагает свой отпечаток на строение растительных сообществ и распределение животного мира.

В юго-западной части заповедника находится ряд озер, стариц реки Мокши, некогда протекавшей по другому руслу. Здесь расположены озера: Тарма, Корлушки и др. Наиболее крупными озерами-старицами заповедника являются Инорки и Вальза, имеющие, как и другие старицы, вытянуто-продолговатую форму. Из них особенно замечательно озеро Инорки, имеющее длину около 3,5 км, ширину в среднем 20—100 м и глубину 4—5 м, в отдельных местах доходящую до 11 м. В северной части старицы имеется искусственно созданный проток, который входит в реку Пушту и действует только весной. Ранее озеро Инорки соединялось с рекой Мокшей искусственным каналом, русло которого ещё заметно и в наше время. Весной полые воды Мокши заливают всю юго-западную пойменную часть заповедника, соединяя на время половодья все озера сплошным водным пространством.

Гидрогеология и гидрология. На четвертой террасе почвенные воды лежат на глубине 1 м и создают избыточное увлажнение, которому способствуют выравненность рельефа водораздельной части и её слабый дренаж. На второй и третьей террасах залегание почвенно-грунтовой воды на большей части территорий заповедника глубже 2 м. В пойме Мокши и Сатиса  грунтовые воды находятся на глубине 1—1,2 м.

Глубина залегания и запас воды в колодцах (По данным Н.И. Кузнецова)

Грунтовые воды лежат на большой глубине и встречаются только в толще каменноугольной системы. В некоторых местах, обычно в берегах или непосредственно в руслах речек, они выходят на поверхность в виде родников различной мощности, поддерживая общий уровень вод. Родники в различных частях заповедника расположены на склонах водоразделов и в речных долинах. Наиболее крупные из них находятся в долине речки Пушты. Запас воды в них настолько велик, что им поддерживается постоянное течение речки до самого устья. С меньшим дебитом родники имеются в долине ручьев Ворскляй, Вязь-Пушты и Шавец.

Водный режим речек и режим влажности речных долин на протяжении года очень различен. Речки Пушта, Саровка, Глинка, ручьи Ворскляй, Шавец, Нулуй — все переживают весенний, скоропреходящий паводок и совсем пересыхают или имеют прерывистое течение летом.

Водный режим верхних горизонтов в условиях заповедника при глубоком залегании грунтовых вод зависит исключительно от количества, атмосферных осадков.

В описании лесов, относящемся к 1905—1906 гг., имеется указание на то, что в те времена притоки Сатиса Саровка с Ольховкой и Глинка были сплавными путями в течение всего летнего сезона. Эти факты говорят о значительном ухудшении водного режима всей местности в результате бессистемного и беспощадного истребления лесов.

Почвы. Каждая речная терраса в пределах заповедника обладает своим характерным сочетанием почв, отражающим условия их формирования и возраст.

На первой (пойменной) террасе преобладают черноземовидные пойменные почвы, чередующиеся по понижениям мезорельефа с перегнойно-глеевыми почвами черноольшаников. Черноземовидные почвы развиты под пойменными дубравами. Местами дубравы вырублены, и их сменили пойменные луга, что обусловило развитие процесса олуговения ранее сформированных почв.

На глубоких песках второй и третьей террас под сосновыми борами широко распространены слабо-дерновые подзолистые песчаные почвы. В условиях выровненного рельефа под сосняками брусничковыми преобладают слабо-дерновые среднеподзолистые песчаные почвы, по повышениям мезорельефа под сосняками лишайниковыми – слабо-песчаные почвы, по понижениям мезорельефа подсосняками черничниковыми развиты слабодерновые сильноподзолистые слабо-и среднеоглеенные песчаные почвы.

Очень небольшую площадь занимают торфянистые подзолы, сильнооглеенные по более значительным понижениям. Вдоль пойм небольших лесных речек и ручьев проходит полоса перегнойно-глеевых почв под черноольшаниками.

Своеобразный характер имеет ландшафт в районе распространения карстовые воронок. На общем фоне слабодерновых среднеподзолистых песчаных почв на дне этих воронок в зависимости от их возраста получают развитие почвы от дерново-подзолистых (молодые воронки) до торфяно-глеевых (старые воронки).

В пределах третьей террасы под сосняками (ельниками) липняково-широкотравными встречаются почвы со значительной мощностью перегнойно-аккумулятивного горизонта (30— 40 см), в которых валовой анализ обнаруживает накопление полуторных окислов в верхней части профиля. Другие анализы показывают высокую степень насыщенности основаниями, слабокислую (близкую к нейтральной) активную реакцию. По совокупности признаков эти почвы были отнесены Н.П. Ремезовым к типу бурых, лесных.

Для четвертой террасы характерны почвы, развитые на двучленных наносах: кварцевых песках, подстилаемых на глубине 1—1,5 м моренным суглинком. Под сосняками и ельниками лилняковыми здесь образованы бурые лесные остаточно-подзолистые песчаные почвы различных степеней оглеения. Близкое подстилание суглинком при недостаточном дренаже способствует развитию процессов оглеения (Подробное описание почвенного покрова заповедника дано в статье Н.П. Ремезова «Генезис и лесорастительные свойства почв Мордовского государственного заповедника», помещенной в настоящем сборнике).

Климат. По данным метеорологической станции Мордовского заповедника, которая в период своей работы находилась в юго-западной части заповедника в условиях приолушечной лесной поляны, окруженной лесом, его климат умеренный, свойственный средним широтам. Для него типичны умеренно-теплый вегетационные период и сравнительно мягкие зимы с устойчивым снежным покровом.

Средняя годовая температура за 12 лет наблюдений (с 1938 по 1950 г.) равна 3,4°С. За те же годы, по данным метеостанции г. Темникова, — 4,1 °С.

Разница среднегодовых температур полевой и лесной метеостанций возникла вследствие застаивания холодного воздуха в условиях безветрия лесной поляны, что характерно для всех безлесных пространств (полян, луговин, прогалов, лесосек, просеков и пр.) внутри лесного массива.

Амплитуда колебаний средних суточных температур, по данным метеостанции заповедника, достигает 33,5°С. Это указывает на континентальность климата заповедника, что подчеркивается и показателями амплитуд предельных температур. За годы с 1938 по 1950 абсолютный максимум температуры воздуха составлял 39,5°С (1947 г.), абсолютный минимум —46,5°С (20/1—1942 г.). На поверхности почвы амплитуда предельных температур особенно валика от 59,2°С (1940 г.) до —49,0°С (1941—1942 гг.).

Наиболее холодный месяц в году — январь. Средняя месячная температура его —12,4°С (по г. Темникову —12,6°С), наиболее теплый месяц — июль, когда средняя месячная температура достигает 19,8°С.

Годовое количество осадков в среднем за те же двенадцать лет наблюдений равно 444,6 мм. За тот же период времени по полевой метеостанции г. Темникова среднегодовая сумма осадков равна 456,7 мм. «Климатологический справочник СССР», (выпуск 1948 г.) указывает среднегодовую сумму осадков по г. Темникову, равную 578 мм (в среднем за годы: 1891, 1901, 1904, 1908, 1921, 1924, 1933, 1934, данные, которые приведены к более длительному периоду лет в пределах 1891 —1935 гг).

Для климата заповедника характерны также резкие колебания температур и количества осадков в пределах отдельных сезонов. В зимний период обычно наблюдаются оттепели с повышением температуры выше 0°. Самый ранний мороз на территории заповедника отмечен 9/VIII—1938 г., самый поздний— 17/VI—1943 г. Радиационные заморозки по низинам, на лесных пойменных полянах, в местах образования морозобойных гнезд, наблюдаются и в летний период, например, 21/VII—1948 г. 8/VII—1950 г.

Заморозками, особенно весенними, повреждается молодая листва древесной растительности: дуба, липы, клена, рябины и даже молодые побеги ели, а изредка и молодых сосенок. От поздневесенних и особенно летних, радиационных заморозков страдают на пойменных огородах бахчевые культуры, ботва картофеля и просо на полянах, а также более нежная лесная травянистая растительность, например, папоротники и др.

Количество осадков также подвержено сильным колебаниям. В летний период наиболее богат осадками июнь, зимою — январь. Кратковременные засухи бывают во все теплое время года. Продолжительные засушливые периоды вредно сказываются на древесных породах, особенно на тех, которые находятся на границе своего распространения, как, например, ель.

Зимние осадки обеспечивают устойчивый снежный покров. Бесснежных зим в заповеднике не наблюдалось. Продолжительность снежного покрова на территории заповедника в среднем равняется 145 дням. Устойчивый снежный покров в среднем ложится 17/XI (самый ранний—7/XI—1941 г., самый поздний — 13/XII—1947 г.) и сходит в среднем 15/IV (самое раннее время схода 31/III— 1947  г., самое позднее—22/IV—1946,. 1949 гг.).

Максимальная высота снежного покрова на территории Мордовского государственного заповедника (в см) по годам

Мощность снежного покрова, по наблюдениям метеостанции заповедника, достигает максимума в марте, в среднем равняясь 38 см (максимально 72 см). По направлению с юго-запада на северо-восток по территории заповедника мощность снежного покрова увеличивается.

Одной из причин неравномерности снежного покрова является большее количество осадков в его более высокой и лесистой северо-восточной части.

Годовые суммы осадков

Более высокий снежный покров в центральных и северо-восточных частях заповедника сходит весной иногда на целый месяц позже, чем в его юго-западной части, граничащей с полями.

Наличие снежного покрова в северо-восточной части заповедника в то время, как в юго-западной части он уже сошел, ещё более снижает температуру воздуха в период снеготаяния. Причиной более продолжительного таяния снега в глубине лесного массива является также меньшая инсоляция и главным образом отсутствие ветра, вследствие чего не происходит турбулентного обмена воздушных слоев.

Сравнительно более низкий температурный режим и задержка снеготаяния на северо-востоке вызывают запаздывание весенних феноявлений, особенно растительного мира. Ранневесенние фазы развития деревьев, кустарников и трав продвигаются как бы постепенно по территории заповедника, следуя за исчезновением снежного покрова и повышением температур. Например, начало сокодвижения и распускания почек у березы имеет следующую разницу в сроках наступления:

Начало сокодвижения у березы

Распускание почек

Последовательность схода снежного покрова в весенний период на территории Мордовского государственного заповедника за 1938-1950 годы

Продолжительное запаздывание таяния снежного покрова на северо-востоке заповедника объясняется также более низкими температурами сравнительно с его юго-западной частью, что видно из наблюдений на подстанции Агра и на основной метеостанции в посёлке Пушта.

Средние температуры за 1940 г.

После исчезновения снежного покрова разница в сроках, наступления феноявлений сглаживается.

Появление листьев у березы

В первую очередь весенние феноявления наступают в районе поймы. Ольха зацветает в пойме ещё во время пика паводка. 0 разреженных насаждениях боров-беломощников на лесосеках и гарях процесс снеготаяния и начала весеннего развития природы наступает также раньше, чем в других районах. Позднее наступает весеннее развитие в районе свежих боров. На всей площади центрального района заповедника весна запаздывает еще на большие сроки, иногда на месяц (1950 г.).

Сравнительно более суровый климатический режим на северо-востоке говорит о том, что на большой территории заповедника его мезоклимат неоднороден. Каждый отдельный его район имеет свои отличительные черты. Каждый тип леса имеет свой, лишь ему присущий микроклимат. Своеобразная микроклиматическая мозаика наблюдается даже в пределах одного типа леса.

Например, бор беломошниковый, как наиболее разреженный тип леса, имеет в течение зимнего сезона средние месячные температуры в дневные часы ниже, чем на открытом месте:

Его абсолютные минимумы в некоторые зимние месяцы также наиболее низки:

В летний период бор беломошниковый отличается наиболее высокими температурами воздуха и поверхности почвы.

Максимальные температуры

Амплитуда предельных температур бора-беломошника сравнительно с лесной поляной и другими типами леса наиболее велика. Беззаморозковый период этого типа леса наиболее короткий. Влажность воздуха по сравнению с другими типами леса здесь наиболее низкая. Разница суммы осадков сравнительно с открытой местностью наименьшая из всех насаждений. Высота снежного покрова максимальная, но весеннее снеготаяние происходит в нем стремительнее. Здесь в первую очередь появляются проталины. Из сказанного следует, что в разреженном бору-беломошнике зима более снежная, суровая, но менее продолжительная, чем в других типах леса. Лето более жаркое и сухое. Смены температур наиболее резкие, с наибольшим количеством заморозков, что характеризует микроклимат бора беломошникового, как более континентальный.

Микроклимат наиболее сомкнутого бора липнякового, обладающего густым подлеском, резко отличен от беломошника. Зимой, и в особенности летом, температуры воздуха и поверхности почвы здесь ниже, чем в остальных станциях, в том числе и на открытой местности. Минимумы температур здесь более высокие, максимумы наиболее низкие и отсюда амплитуды колебаний температур меньше. Беззаморозковый период в бору липняковом  наиболее продолжителен.

Заморозки (1948 г.)