一、地理位置
凉州区位于甘肃省西部，河西走廊东段，东经102°38′、北纬37°55′。辖境包括南部祁连山地，北部走廊平原，东部腾格里沙漠，东西长122公里，南北宽90公里，总面积5080．97平方公里。凉州区深居内陆，气候干旱，降水稀少，蒸发强烈，但日照时间长，热量丰富。
走廊地区地势平坦，土壤肥沃，又有祁连山区冰雪融水灌溉之利。这优越的自然条件，使凉州形成了河西走廊东段最大的一块沃野绿洲，成为自古以来农业发达的地区。
二、地形地貌
1、平原
走廊平原位于祁连山与红崖山之间，呈西北——东南向延伸，其北部属民勤，南部属凉州区。走廊平原按其成因和形态可分为：
（1）山前洪积——冲积平原是黄羊、杂木、金塔、西营诸河的冲积扇联合而成的倾斜平原，东西伸展约80公里，南北宽15～20公里，冲积扇的顶部海拔可达1850米，前缘泉水溢出带只有1500米上下。地面坡度上部为16～20%，下部13%。地面上部为1～2．6米厚的亚砂土覆盖，下部为砂砾层。由于河道变迁，冲积扇上的表土被冲走，现遗留下20多条砾石河床和干沟。青林——丰乐——洪祥——太平滩一带，大片的砂砾石层裸露，成为典型的荒漠戈壁。黄土覆盖的扇面大都被开垦为台阶式的耕地，面积约1357．69平方公里。
（2）冲积细土平原位于洪积扇前缘泉水溢出带以北，海拔1520米以下的地区。这里地势平坦，地面向北倾斜坡度不过3‰，泉水汇集形成北沙河、南沙河、海藏河、白塔河、大沙河、石羊河等，河谷宽而浅，一般宽200～300米，深3～5米，曲流发育，在一些地区留下牛轭湖或沼泽地。细土平原上覆3～5米亚砂土和亚粘土，经过长期耕耘，土壤肥沃，水源充足，是农业的稳产高产区，面积约651．35平方公里。
2、山脉
凉州地势西南高，东北低，西南是祁连山东段冷龙岭的前山地带，海拔在2000～3200米上下；东北部是河西走廊平原的东段，海拔在1500～2000米之间；东部是腾格里沙漠，海拔在1500米上下。
（1）祁连山区祁连山东段的冷龙岭主要分布在天祝县境内，山岭高大雄伟，有许多山峰海拔超过4000米，山上有终年积雪和冰川分布，是凉州河流的发源地。冷龙岭以北属凉州区境，山势降为中山、低山、丘陵和盆地。面积2349．87平方公里。
（2）中高山区包括冬青顶、莲花山、九条岭及黄羊河与杂木河之间的山地，属祁连山区二级夷平面，海拔2700～3200米，西高东低。夷平面被后期流水分割为不相连的山梁，但顶部仍保留着夷平面的特征，即冬青岭夷平面。夷平面周围山坡陡峭，部分山顶有森林和灌丛分布。面积1310．29平方公里。
（3）低山丘陵区包括张义堡、南营石关及长岭山一带的垄岗低山和丘陵，属祁连山三级夷平面。海拔2000～2600米，顶部比较平缓并向北倾斜，上覆砂砾层和黄土状亚砂土，夷平面被后期流水分割为沟谷、长梁和丘陵，地面多为草原植被。面积988．46平方公里。
（4）山间河谷与盆地山区河流在中高山区河谷狭窄，水流湍急；在中低山区河谷变宽，两岸阶地发育，较宽的地段形成了张义堡和四沟嘴等山间盆地。河谷中Ⅰ级阶地高出河面4～10米；Ⅱ级阶地高出河面20～30米；Ⅲ级阶地高出河面50～60米，个别河段高达90米。张义堡盆地呈东北——西南向，长12公里，宽1～3公里。河流两岸阶地平坦，土地肥沃，宜于农耕，面积51．12平方公里。
（5）主要山峰境内海拔2000米以上的山峰很多，主要的有以下几座。
冬青顶是境内最高山峰，海拔3262．9米，位于城正南32公里，顶上建有武威电视转播台。
莲花山又名西山，在城西15公里的松树乡以南，海拔2765．6米。山峰层峦合抱，叠起如莲花，故名莲花山。山下有石，青色白纹，纹如兽形，故名兽纹石。
天梯山位于城东南约40公里的张义镇灯山村，处在群山环抱之中，海拔为2300米。山上有以“大佛寺”著称的石窟群。其山陡峻，道路曲折如梯，故名天梯山。
第五山即今金山乡和永昌县交界的大口子山北的高峰，海拔2996米。因张掖太守第五访居此而得名。后为隐士张忠所居，凿石为釜，容六斗四升，又名石佛崖，为武威石窟寺之一。
3、沙漠
沙漠区位于凉州区东部，以红水河为界，分为东沙窝和腾格里沙漠两部分。东沙窝位于石羊河、白塔河以东，红水河以西，九墩以南，区内多呈新月形沙丘和沙链，比高2～5米。这里过去并非沙漠，是由于人们长期采樵、过度放牧形成的。红水河东岸属腾格里沙漠西南部，亦称八十里和四十里大沙，海拔在1500～1600米，靠近红水河沿岸多呈新月形沙丘和沙链，沙丘迎风坡朝向西北，坡度5°～20°，背风坡坡度28°～34°，比高1～5米。沙漠内部多呈固定沙丘，比高可达20米。东北部的邓马营湖已干涸成为盐碱地和沼泽地。面积约1843．69平方公里，占全区总面积的29．73%。
三、地质
凉州区在大地构造上位于祁连褶皱系中的走廊过渡带，其南部为走廊过渡带的毛藏古凸起和莲花山古凸起，北部走廊平原属走廊过渡带的凉州新凹陷。
凉州区的地质经历了漫长而又复杂的变化。大约在6亿年以前，凉州一带为祁连海的一部分。在距今约6～4．4亿年的早古生代的寒武、奥陶纪时，祁连海槽的中间隆起成为祁连古陆，海槽被分为南北两部分，凉州区位于北祁连海槽。这时海槽中沉积了浅海类复理石碎屑岩、中性火山岩、碳酸盐岩建造。在距今约4．4～4亿年的志留纪时，发生了强烈的祁连（即加里东）运动，使早古生代及以前的地层发生了大规模的褶皱和扭压性断裂，同时伴有以酸性为主的岩浆活动。岩浆沿着构造薄弱地带大量上升渗出，形成了区内大面积的花岗岩体。如银洞沟、白石房、莲花山等斜长花岗体。祁连运动使祁连海槽隆起，并形成一系列北西走向的褶皱和冲断层。
到了距今约4～3．5亿年的晚古生代泥盆纪时，祁连运动形成的山岭不断遭受侵蚀，山前凹陷地带又快速沉降，形成了巨厚的雪山群山麓相磨拉石堆积（即老君山砾岩）。到距今约3．5～2．8亿年的石炭纪又发生了多次海侵，海水时进时退，形成了海陆交互的沉积。市境的南部这时为海湾地带，形成了海陆交互的含煤建造。在2．8～2．3亿年的二叠纪，早期气候湿润，北祁连的许多内陆盆地又形成了含煤碎屑岩建造。到了二叠纪晚期，气候变为干燥炎热，形成了红色碎屑岩为主的沉积。
大约在距今2．3～0．7亿年时的中生代，祁连山区仍为内陆盆地。在距今2．3亿年的三叠纪早期气候干旱，盆地沉积了山麓河湖相紫红色粗碎屑岩；三叠纪晚期，气候比较湿润，形成了河湖相的砂岩，泥岩为主的含煤建造。在距今1．95亿年的侏罗纪早期，气候干燥，晚期又变湿润，因此在印支运动中形成的许多山间盆地中，先后沉积了砂砾岩及煤系地层。进入距今1．4～0．7亿年的白垩纪，气候变得炎热干燥，山间盆地内又沉积了山麓河湖相的红色碎屑岩。白垩纪末期，燕山运动进入高潮，地壳发生强烈运动，使早白垩纪及以前的地层普遍发生了褶皱，上升成山。燕山运动使凉州及整个河西走廊沿南、北两山山前大断裂带下沉，形成了走廊凹陷，南北两侧山地上升，山地的物质被流水带入走廊盆地之中，形成了河湖相的沉积。
大约距今0．7～0．3亿年的新生代第三纪时，发生了喜马拉雅运动，南部山地大幅度上升，凉州区盆地相对下沉。由于气候干燥炎热，普遍沉积了砖红色、桔红色厚层砾岩、砂砾岩及黄灰色砂质泥岩。进入第四纪以来，南部山地在新构造运动作用下，发生断块上升，形成了三级夷平面及河谷阶地。由于气候变化，高山地区发生了四～五期冰期和间冰期。冰川、洪水携带大量泥沙、砾石进入走廊平原，形成了山前冲积、洪积平原。冰期之后，气候变干，形成了黄土堆积和风沙地貌。平原的低洼地区形成了湖泊和绿洲。
四、土壤
凉州区土壤分布南北差异很大，南部山区地势高差变化大，土壤和植被都具有明显的垂直地带性变化规律，北部平原土壤分布除受自然灾害条件制约外，对人类活动也有重大影响。
1、山区土壤
（1）高山灌丛草甸土分布在海拔3000～3500米之间，有机质含量10～15%，全氮0．3～0．6%，全磷0．15～0．20%，全钾3．0～3．5%，碳酸盐反映表层弱，向下增强，PH值7．9～8．7。
（2）山地灰褐土分布在海拔2600～3000米之间，与亚高山草甸土和山地黑钙土交错分布。有机质含量5～14%，全氮0．2～0．5%，全磷0．12～0．20%，全钾2．5～2．8%，PH值72～8．4。
（3）栗钙土分布在海拔2300～2600米之间，有机质含量2～5％，全氮0．12～0．25％，全磷0．10～0．25%，全钾2．5～3．6%，通层碳酸盐反应强烈，pH值8．3～8．6。山地的阴坡由下向上又可分为淡栗钙土、山地栗钙土、山地暗栗钙土。
（4）灰钙土分布在海拔2000～2300米之间，山区与走廊平原之间的过渡地带，是丘陵、阶地区的黄土母质上和干旱草原条件下形成的土壤，土层厚，但肥力低，有机质含量1～2%，全氮0．08％，pH值8．2～9．9。这里多被垦为闯田，因降水的变化，产量很不稳定。
2、平原土壤
走廊平原按其地带性应属灰漠土分布区，但由于地形、母质、地下水等条件不同，还有草甸土、风沙土、盐碱土的分布。另外上述土壤在人类活动长期影响下，被改造成种类繁多的绿洲灌耕土。
（1）灰漠土是走廊平原分布面积最广的土类。现在已绝大部分改造为绿洲灌耕土，只有腾格里沙漠西部边缘尚有分布。土壤中有机质含量只有0．2～0．5％，全氮0．03％，全磷0．145%，全钾2．13%，pH值8．2～9．2。
（2）草甸土零星分布在泉水出露带的低洼地及河漫滩。有机质含量1～2％，全氮0．05～0．08％，全磷0．134％，全钾2．96％。近年来由于地下水位下降，这种土也绝大部分改造为绿洲灌耕土。
（3）盐土零星分布在平原的低洼地区。这里地下水埋深1～3米，矿化度3～10克／升，土壤中水溶性总盐度大于1．5～2．0％，氯化物为主的土壤含盐总量大于1．5％。近年来由于地下水下降，已被改造为绿洲灌耕土。
（4）风沙土分布在腾格里西缘及东沙窝一带。有机质含量少，只有0．1～0．2％，全氮0．003～0．0008%，全磷0．02～0．03％，全钾1．6～1．8％。
（5）绿洲灌耕土分布在洪积——冲积平原和细土平原的绿洲地区，成土母质为亚砂土和亚粘土。灌耕土由于所处地理条件和耕耘情况不同，又分为13个土属，69个土种。其中主要土属有：
菜园土分布于城郊蔬菜地区，面积较小，约4000亩左右，耕层有机质1．96％，全氮0．097%，有效磷34．8ppm，熟化程度高，是全区最肥沃的高产稳产土壤类型。
黄立土是全市熟化程度较高、面积较大、生产性较好的土壤类型，耕层以下土体结构为直垂节理，蚯蚓活动旺盛，通透性良好，耕层有机质平均1．44％，全氮0．08％，有效磷13ppm。全区约5000亩左右。
黄平土是全区分布地区最广、面积最多的土壤类型，约60万亩左右。在耕层以下土体内有层片状或鳞片状（泉水地区）或板块结构，属不良结构类型，但在长期灌溉、施肥、耕作培养下，蚯蚓活动频繁，粪穴孔洞较多，改善了通透性，熟化程度也较好。其耕层有机质为1．46％，全氮0．076％，有效磷14．6ppm，属全市较高产或中产土壤类型。
潮土约3万亩左右，分布在井泉水地区北部边缘各乡镇，地下水一般在2米以下，土体中水分运行有明显的干湿交替过程，地下水沿毛管上升，可达地表，故有夜潮现象。土壤水分状况良好，土壤较肥，耕层有机质为1．58％，全氮0．084％，有效磷11ppm，是较高产土壤类型。
盐化潮土约1．6万亩左右，分布在低洼河滩边沿和河流两岸。地下水一般在80～150厘米之间，因地下水位较高，可溶性盐分上升地表，有程度不同的盐渍化，对作物苗期有抑制或盐害。耕层有机质为1．66％，属中肥力土壤类型。
僵板土、砂土、漏砂土、黄岗土、盐碱土、胶泥土等低产土壤类型，约14万亩左右。
五、植被类型凉州区由于地形、气候、水文、土壤等条件的不同，植被类型南北差别很大。
1、山区植被
南部祁连山区，由山麓向上，随着海拔高度的增加，降水逐渐增多，气温逐渐降低，植被由荒漠草原逐渐变为高山草甸，呈现明显的垂直地带性规律。海拔2600～3200米为亚高山森林草原和高山灌丛带。主要种群有：青海云杉、祁连圆柏、山杨、杜鹃、金腊梅、瓦氏柳、沙刺、苔草、藏异燕麦、垂穗鸡冠草、萎陵菜、猪牙蓼、马莲、赖草、垂穗披碱草、矮锦鸡儿等；海拔2300～2600米为山地草原带。主要种群有：克氏针茅、冷蒿、紫花针茅、短花钟茅、羊草、芨芨草、火绒草、萎陵草，以及一年生蒿属草本植物等；海拔2000～2300米为荒漠化山地草原带。主要种群有：短花针茅、扁穗冰草、冷蒿、一年生茵陈蒿、蓖叶蒿等蒿属植物及珍珠、红沙、台头草等半灌木；海拔1800～2000米为荒漠草原带。主要种群有：珍珠、细沙、霸王、窄叶锦鸡儿、膜果麻黄、短叶假木贼等半灌木，及短花针茅、戈壁针茅、蒿属植物等。
2、平原植被
走廊平原降水稀少，蒸发强烈，气候干旱，植被类型主要属荒漠和荒漠化草原。另外由于地面物质结构和水分条件的差异，局部地区又有草甸和沼泽植被的分布。
（1）荒漠化草原分布在南部山麓，与山区荒漠化草原相连接。
（2）荒漠植被由于自然条件的不同又分为：沙生荒漠和盐生荒漠。沙生荒漠包括沙漠、沙漠化土地、碎石、砾石戈壁上的植被。在八十里大沙及东沙窝一带沙漠之中的植被主要有：白茨、籽蒿、抄蓬、桦棒、沙蒿子、芦苇等组成的沙生群落。在一些沙漠化和砾石戈壁上生长着白刺、木紫菀、猫头刺、骆驼蓬、蒺藜、沙蓬、苦豆子等；盐生荒漠分布在排水不良、土壤盐碱化严重的地区，生长着耐盐的白茨、红沙、圆叶盐爪爪、盐爪爪、细叶盐爪爪、碱蓬、芦苇、灰绿藜等。
（3）草甸和沼泽植被主要分布在泉水出露带及排水不畅的地区，主要种群有芦苇、香蒲、小葱、扁穗草、三棱草、灯心草、眼子菜、泽泻、睡莲、苔草、冰草等。
（4）绿洲中田间路旁的杂草、赖草、马莲、苦豆子、艾蒿、苏枸杞、芨芨草、甘草、铁线莲、苦蒿、紫菀、车前子、苍耳子、蒲公英、野苜蓿、苣荬菜、田旋花、稗子、谷莠、问荆、芦草、马齿盖、白藜、扁穗子、野燕麦、野决明及禾本莎草和一年生蒿属等。