鄂托克旗位于內蒙古自治區鄂爾多斯市西部，東臨烏審旗，南接鄂托克前旗，西與烏海、寧夏、阿拉善盟交界，北與杭錦旗毗鄰，是鄂爾多斯高原的重要組成部分。地理坐標為東經106o 41′～108o 54′，北緯38o 18′～40o 11′之間。全旗東西寬188公里，南北長209公里，土地總面積20367.18 平方公里。旗人民政府所在地烏蘭鎮位于旗境中部偏東南，距鄂爾多斯市人民政府所在地東勝區237公里。
（一）地形地貌
鄂托克旗以波狀高原為主，呈西北高，東南低，平均海拔1800米。阿爾巴斯山主峰烏仁都喜（桌子山）海拔2149.6米。西北部邊緣向黃河傾斜，呈條狀分布于沿黃河一帶的蒙西鎮和棋盤井鎮北部地區，形成了黃河沖積平原，最低海拔標高1055.5米。
大部分地區海拔在1100～1600米之間，西部、北部除桌子山一帶為中低山丘陵地形外，其余大部分地區為緩慢起伏的波狀高原和一部分比較平緩的桌狀高平臺。主要分布在棋盤井鎮及以東大部分地區、蒙西鎮東南部、阿爾巴斯蘇木和木凱淖爾鎮大部。
東部、南部為連綿起伏的毛烏素沙地，多為剝蝕洼地和沙丘堆積地形。主要分布在木凱淖爾鎮南部、蘇米圖蘇木和烏蘭鎮。由高度、大小不一，密集程度不同的新月型沙丘和沙山組成。海拔一般在1200 — 1350米之間。沙丘間有常年積水的小湖泊，局部地區有鹽漬化現象。該地區地下水埋藏較淺，潛水比較豐富。
（二）氣象
鄂托克旗地處中溫帶溫暖型干旱、半干旱大陸性氣候區，氣候總的特征是：冬季漫長而寒泠，夏季短促而炎熱，寒暑變化大，風多雨少，氣候干燥，蒸發強烈，日照時數長，晝夜溫差大。
鄂托克旗1980～2005年多年平均降水量為222.0毫米，多年平均蒸發量2359.1毫米，是降水量的8倍以上。4～9月份作物生長季降雨量241.8毫米，占全年降雨量的88.95%。降水量地域差異明顯。總的趨勢是由東南向西北逐漸減少，東南部大于300毫米，西北部小于200毫米，中部一般在260毫米左右。全旗境內氣候干燥，相對濕度多年平均為48%，年平均降雪10.9天。全年平均氣溫7.0℃，全年≥10℃積溫2800～3300℃。年日照時數3000小時左右，作物生長季（4～9月）日照時數為1600～1700小時。年平均無霜期129天，最長無霜期161天（1983年），最短無霜期為102天（1968年）。大風多集中在冬春兩季，尤其是春季。多年平均風速3.1米/秒。旗北部、西部的風力大于東南部，平原大于山地，山地大于草原。
災害性天氣為干旱和風沙危害。本旗一年四季均有干旱出現的機率，但以春旱為最多，大旱幾率以秋、冬為最多。本旗是西北冷空氣路徑的門戶，加之氣候干燥，沙漠多，下墊面疏松，植被稀疏低矮，促成大風出現的次數多，風力強，風沙大。一年中大于等于6級的大風日數為46.6天，全旗歷年平均沙暴日為17天，沙暴出現以3-5月為最多。據測定，大部分流動沙丘每年向前移動5-7米，半固定沙丘移動2-3米。其他土地的表土風蝕1-3厘米。
（三）土壤條件
全旗境內土壤因受地貌及生物氣候條件的影響，具有明顯的地帶性特征。土壤分布由東南部栗鈣土，向西北部過度到棕鈣土、灰漠土。
栗鈣土主要分布于木凱淖爾鎮、蘇米圖蘇木境內，烏蘭鎮東部地區也有分布。其分布面積為257.65萬畝，占總面積的8.43%。該類土壤的基本特點是，具有腐殖質積累和碳酸鈣聚集的成土過程，腐殖質層較厚，為栗色，有機質含量較高，質地為沙、壤質。植被以旱生、中旱生植物為主。
棕鈣土主要分布在阿爾巴斯蘇木、棋盤井鎮東部和南部、烏蘭鎮北部等地區亦有分布。其面積為1689.54萬畝，占總面積的55.22%。其特點是，成土母質是洪積—沖積物，地表普遍砂礫質化，土層不厚，以棕色為主，適應于超旱生的小灌木和多種牧草生長。
風沙土主要分布在東南部蘇米圖蘇木、木凱淖爾鎮、烏蘭鎮南部及阿爾巴斯蘇木的西南和西部。其面積為690.19萬畝，占土壤總面積的22.56%。風沙土是風積母質上發育的幼年土壤，地貌特征多構成各種類型的沙丘，生態不穩定，以易于改變原有景觀。
草甸土主要分布在東南部的丘間低地、湖泊周圍和都斯圖河即黃河沿岸的低地上。面積244.53萬畝，占總面積的8.0%。一般地勢平坦，土層深厚，土壤水分充足，有機質含量較高。地表生長著比較茂密的濕生性草甸植被。
灰漠土主要分布在棋盤井鎮境內的山地以西的坡地、沖洪積平原地及蒙西鎮地區的梁地上。其面積為162.13萬畝，占總面積的5.5%。其結構松散，肥力低泛，植被稀疏，植物種類單調。
除此之外，在一些沙丘、梁灘相間的灘地上，土壤發育因受潛水影響，分布著隱域性的鹽土和沼澤土，面積近11.05萬畝。鹽土主要分布在蘇米圖蘇木、烏蘭鎮部分湖泊邊緣，阿爾巴斯蘇木和烏蘭鎮以西都斯圖河沿岸的階地上。沼澤土零星分布在蘇米圖蘇木、烏蘭鎮、木凱淖爾鎮等地的局部低凹積水處。植被主要生長有濕中生、鹽生、沙生植物。
（四）水資源
根據地下水的貯存條件可劃分三種基本類型。
松散巖類空隙潛水：該類地下水只以潛水的形式賦存，按其成因可分為溝谷潛水、湖積平原潛水、沖洪積平原潛水、風積沙潛水。其中溝谷潛水分布于桌子山一帶溝谷及都斯圖河流域地段，地下水分布隨著溝谷中第四系堆積厚度，溝谷基底的起伏變化而變化，該類地下潛水多以條帶狀分布；湖積平原潛水分布于東南部蘇米圖蘇木斯布扣地區，由于含水層孔隙度大呈連續性的分布，賦存有較豐富的地下水；沖洪積平原潛水分布于黃河沖積平原的阿爾巴斯蘇木西部，由于該含水層孔隙發育有利于地下水的賦存，地下水分布在黃河一、二階段地上；風積沙潛水主要分布于毛烏素沙漠地段，一般在沙丘低洼處較賦有。松散巖類空隙潛水水位埋深1-50米。礦化度小于3克/升，單井涌水量在富水區大于1000噸/日，中等區100-1000噸/日，貧乏區小于100噸/日。
碎屑巖類裂隙孔隙水：按埋藏條件、水力特征分為上層滯水、潛水、承壓水。其中上層滯水分布于棋盤井鎮百眼井村、阿如其日嘎村和阿爾巴斯蘇木東北等地，該類分布呈不連續性多具有濕潤季節出現，而干旱季節消失；潛水分布于波狀高原的桌狀高臺上，即棋盤井鎮東部、阿爾巴斯蘇木東北一帶，水位埋深大，水量貧弱；承壓水，境內除棋盤井鎮東部、阿爾巴斯蘇木東北一帶外，其他地區廣泛分布，厚度大于100米，孔隙發育，有利于水的賦存與運行。礦化度小于3克/升，單井涌水量在富水區大于1000噸/日，中等區100-1000噸/日，貧乏區小于100噸/日。
基巖裂隙水：主要分布在桌子山一帶，在斷裂破碎帶賦存較豐富的地下水，并有統一的自由水面，除此而外其他地區基巖裂隙水減弱，水埋深隨地形的起伏變化而變化，呈條塊狀分布，水位埋深一般為0-100米，礦化度小于1克/升。
鄂托克旗河流水系主要由黃河、都斯圖河、山洪溝及內陸湖泊組成。黃河入境全長51公里，水面寬度250—1200米，多年平均年徑流量273.05億立方米。都斯圖河為黃河一級支流，境內全長165.8公里。集水面積8326平方公里，多年平均徑流量為1450.3萬立方米。河水主要來源于地下水的補給和雨季洪水的匯集，流量大小隨季節而異，一般春汛期和7、8月份較大，枯水期較小，局部地方有斷流現象。此外，境內還有長短不一的河流23條，總長955.87公里。
境內有湖泊25個，均屬內陸湖泊，其中較大的是查汗淖湖、巴彥淖湖、達拉圖魯湖、哈馬爾太湖等。主要分布在沙區的梁間低洼處。面積大小不一，大的約8平方公里，小的不足1平方公里。蓄水程度均很淺，水深一般為0.5～2米。干枯年湖面縮小，有些甚至干枯，而豐水年則湖面擴大。湖水鹽漬化程度較高，在農田、牧場灌溉方面基本沒有使用價值。
據鄂托克旗水資源綜合規劃數據，多年平均水資源總量為34701.62萬立方米（地下水礦化度≤2克/立升為33026.25萬立方米）。自產水資源可利用總量多年平均為20670.12萬立方米（地下水礦化度≤2克/立升為19789.80萬立方米）。取用黃河水指標5519.1萬立方米（農業用水1850萬立方米，工業用水3669.1萬立方米）。因此，水資源可利用總量多年平均為26189.22萬立方米。
根據第一次全國水利普查數據，全旗總用水量18248.3萬立方米（地表水為3019.1萬立方米，地下水為151229.2萬立方米）。其中：農業用水量為15666.7萬立方米，占總用水量的85.85％；工業用水量為1917.6萬立方米，占總用水量的10.51％；居民生活用水量為307.9萬立方米，占總用水量的1.69％；生態用水為269.6萬立方米，占總用水量的1.48％；建筑用水86.5萬立方米，占總用水量的0.47％。農業：工業：其它用水的結構比例為85.85：10.51：3.64。
草原類型及分布
鄂托克旗天然草地資源總面積為2962.36萬畝，占國土總面積的96.97%，其中，可利用面積為2619.75萬畝，占草場總面積的88.43%。鄂托克旗地域廣闊，地形、氣候變化多樣，天然草地自然景觀以溫性荒漠草原為主，面積2335.24萬畝，在全旗草原面積中比例達到了78.83%，其中平原丘陵荒漠草原亞類分布在旗中部，面積1179.70萬畝，占全旗草原總面積的39.82%；沙地荒漠草原亞類分布在東南部毛烏素沙地，面積1085.48萬畝，占草原總面積的36.64%。西北部高原為草原化荒漠亞類388.91萬畝，占草原總面積13.13%；隱域性低洼處分布著低地草甸類為137.1萬畝，占草原總面積4.63%；除此之外，局部還分布有溫性典型草原類和溫性荒漠類，面積分別為33.90萬畝和67.14萬畝，各占草原總面積1.14%和2.27%，沼澤草地面積最少為700畝。
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