Степь находится на стыке двух районов - Пензенского и Каменского, в стороне от автодорог общего пользования и на расстоянии 4-5 км от ближайших населенных пунктов. Подъезд к участку осуществляется по грунтовой дороге от с.Поперечное. По периметру заповедного участка, вдоль его границ, также проходит грунтовая дорога, используемая для патрулирования и охраны. Внутри степного участка никаких других дорог не имеется. На данном участке крупных водных объектов нет. Грунтовые воды на водораздельном плато находятся на большой глубине и не оказывают влияния на почвообразование и формирование растительных ассоциаций. Только по днищам балок уровень почвенно-грунтовых вод подходит близко к поверхности, вызывая развитие процессов заболачивания или образование ручьев. По данным лесоустройства, общая протяженность ручьев на участке составляет 1 км.

По климатическим условиям Попереченская степь входит в состав северной окраины черноземной степи. Это район умеренно теплый и умеренно увлажненный: количество влаги, испаряемой в год с поверхности почвы, равно сумме осадков, выпадающих за тот же период (гидротермический коэффициент около 1). По данным метеостанции г. Пензы, ближе других расположенной к степи, среднегодовая температура воздуха по отдельным сезонам, а также наиболее теплого и наиболее холодного месяца такова: весна +3,9°С, лето +18,1°С, осень +3,9°С, зима -10,8°С, июль +19,6°С, январь -12,4°С, год +3,8°С.

Продолжительность безморозного периода - 128 - 131 день. Среднее годовое количество осадков - 522 мм. Максимум осадков приходится на июнь, июль, август. По годам обнаруживаются весьма сильные отклонения годового хода осадков от нормы. Максимум осадков составляет 729 мм, минимум - 381 мм. В отдельные годы бывают засушливые периоды, длительность которых может достигать 46 дней.

Снежный покров устанавливается в конце ноября. Разрушение устойчивого снежного покрова происходит в первой декаде апреля, а сход его наблюдается 10-13 апреля. Средняя из наибольших высот снежного покрова составляет 36 см. В первой половине мая часто повторяются засухи и суховеи. Очень интенсивные суховеи бывают один - два раза в 10 лет, а средней интенсивности - ежегодно. В отдельные годы отмечаются летние и весенние засухи. В целом, природно-климатические условия Попереченской степи в равной степени пригодны для формирования как травянистой, так и древесной растительности и развития различных подтипов черноземов.

Участок занимает высокое междуречное плато р. Хопра и р.Арчады с высотными отметками 260-265 м над уровнем моря. Это типичная пластовая возвышенная равнина с эрозионно-денудационным оформлением рельефа. Небольшая часть степи занимает ровное водораздельное плато. Остальная территория расположена на слабо пологих склонах различной экспозиции. Наиболее крутые склоны находятся на южной и юго-западной окраинах степи.

В строении рельефа принимают участие три балки. Одна из них расположена вдоль западной границы, другая берет начало на южном склоне водораздельной равнины, третья является притоком второй и расположена восточнее ее. Склоны балок хорошо задернованы, их днища опускаются до 240-248 м. На водораздельном плато в его центральной части находится едва заметное замкнутое понижение - западина размером около 1 га, ранее занятая осинником, известным под названием «Агапов куст». Вблизи западной границы находятся два искусственных кургана - «мары», представляющие наиболее возвышенные участки степи (высота- 264 м).

И.И. Спрыгин, на основе имеющегося в то время литературного материала, сделал вывод, что Попереченская степь приурочена к зоне распространения «...глубокого мощного чернозема с большим содержанием гумуса, очень постепенно убывающего в процентном содержании в глубину, чернозема сильно выщелоченного и вскипающего лишь на значительной глубине, достигающей около 100 см». К.А. Кузнецов отмечал, что полное уничтожение леса и развитие луговых степей привело в последующем к интенсивному гумусонакоплению и образованию тучных черноземов с реликтовыми признаками подзолистого процесса.

Исследования, проведенные Г.А. Дюковой в 1985 - 1997 гг., показали, что формирование почв Попереченской степи всюду идет под воздействием интенсивного дернового процесса с характерной для него аккумуляцией гумуса, развитием достаточно мощного перегнойно-аккумулятивного горизонта и образованием прочной зернистой структуры. Наиболее интенсивно этот процесс протекает под покровом ксерофильной перистоковыльно-разнотравной ассоциации луговых степей в условиях пологого приводораздельного склона южной экспозиции. Наземный растительный опад в отсутствии вмешательства человека сформировал мощный поверхностный войлок, дающий материал для образования гумуса, в основном, в верхней части профиля и существенно меняющий гидротермический режим почвы в сторону повышения влажности и температуры. Тип почв Попереченской степи, по мнению большинства современных исследователей - выщелоченные мощные и среднемощные черноземы.

На данном участке отмечено 50 видов грибов-макромицетов, из них один впервые найден на территории России и еще один - на территории Приволжской возвышенности. Всего здесь обнаружено 433 вида высших растений, в том числе такие редкие, охраняемые виды, как рябчик русский, ковыли опушеннолистный, перистый, красивейший, Залесского и сарептский. Последний редок для Пензенской области и обнаружен только на этом участке. Кроме них, в Попереченской степи произрастает еще 31 вид растений, редких для Пензенской области. Если учитывать, что данный участок - самый маленький по площади, то здесь самая высокая в заповеднике насыщенность редкими видами.

Растительный покров Попереченской степи чрезвычайно разнообразен. Он включает, в основном, степной и луговой типы растительности, а кустарниковый и лесной здесь фрагментарны.

Степь здесь представляет собой наиболее типичный образец луговых степей северного типа Европейской лесостепной зоны. В результате геоботанического картирования, проведенного Л.А. Новиковой в 1997 г., было выделено 35 ассоциаций. Из них луговые степи занимают около половины всей площади участка (45%). В их состав, кроме травяных, входят также и кустарниковые луговые степи, которые занимают 12% от общей площади, преимущественно на востоке заповедной территории. Хотя они и характеризуются преобладанием степных элементов, но в их составе уже значительна доля кустарников. Последние здесь составляют около 20%, причем чаще встречается ракитник русский, реже - миндаль низкий и вишня степная.

Остепненные луга занимают 54% площади Попереченской степи и характеризуются высоким участием луговых элементов. В их составе выделяются кустарниковые остепненные луга (8% от общей площади степи). Участие кустарников в них достигает 5-10%, а травяной ярус характеризуется сильной мезофилизацией, то есть развитием относительно более влаголюбивых видов, чем типичные «степняки». Чаще встречаются ассоциации с участием ракитника русского, реже - миндаля низкого.

Прибалочные склоны постепенно затягиваются зарослями степных кустарников. По днищам балок развиваются настоящие и даже болотистые луга. Лесные сообщества находятся лишь на начальных этапах формирования, и поэтому их площади незначительны.

Первые сведения о животном мире этого участка приводит в своей работе И.И. Спрыгин (1923), который указывает на возможное обитание здесь из млекопитающих тушканчика и европейского хомяка, а из птиц - жаворонка, перепела. На пролете встречались большие стаи журавлей, дроф. Последний вид даже гнездился в районе степи.

В настоящее время в результате инвентаризации отмечено всего 80 видов наземных позвоночных животных, что составляет 37 % фауны заповедника. Из амфибий и рептилий здесь встречаются прудовая лягушка, чесночница и прыткая ящерица, из мелких млекопитающих - обыкновенная полевка, полевая и лесная мыши, малая бурозубка. Обычны европейский хомяк, активно использующий для рытья нор старые сурчины, заяц-русак, обыкновенная лисица, встречается барсук.

Авифауна включает 65 видов. Гнездится здесь 53 вида, из которых 44 вида-перелетно-гнездящихся, а 9-оседлых. Пролетные, летующие и зимующие виды в сумме составляют 17% фауны птиц участка. На пролете останавливаются журавли, кряква. Отмечен залет вальдшнепа и токование весной тетеревов. Постоянно кормятся на участке гнездящиеся в прилегающих лесополосах черный коршун, канюк, ворон. Для достаточно малой площади участка здесь отмечена самая высокая гнездовая плотность дневных хищных птиц и сов: 3,6 пары на 100 га. В годы подъема численности мелких млекопитающих на степи гнездится до 4 пар болотных сов, 2 пары обыкновенной пустельги и 3 пары луговых луней. Из редких для области видов необходимо отметить гнездование на Попереченской степи северной бормотушки, которая является фоновым гнездящимся видом луговых и кустарниковых степей. Основу населения птиц составляют кустарниковые и луго-полевые виды птиц. Лесных видов здесь незначительное количество, ввиду отсутствия выраженной лесной растительности. Доминирующими видами птиц в летний период являются серая славка, полевой жаворонок, луговой чекан, содоминантами и фоновыми видами - желтая и желтоголовая трясогузки. Суммарная плотность населения в различных вариантах степей и в различные сезоны составляет от 440 до 510 особей / кв. км.

История заповедания

В августе 1919 года решением Пензенского губернского земельного отдела был выделен участок степи у деревни Поперечное в количестве 100 десятин в качестве заповедного, и передан в ведение общества любителей естествознания. Так был организован первый пензенский заповедник - Попереченская степь. По времени создания - это был третий заповедник России, после Баргузинского (1916 г.) и Астраханского (1919 г.). Попереченская степь осталась нераспаханной и сейчас входит отдельным участком в состав заповедника “Приволжская лесостепь”. На данном участке отмечено 433 вида высших растений, в том числе такие редкие виды, как рябчик русский, ковыли : перистый, Залесского, красивейший, опушеннолистный, сарептский. Кроме того, на Попереченской степи произрастает еще 31 вид растений, редких для Пензенской области. Если учитывать, что данный участок - самый маленький по площади, то здесь самая высокая в заповеднике насыщенность редкими видами.