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梁子湖区西部为梁子湖湖洼地，南部为山带。地貌为条带状相间的低山丘陵，沉积盆地。地形为南边多低山，北部和西部多丘陵和湖泊，东边最高峰为沼山峰，海拔418米。
全区国土面积482.5平方公里，占全省总面积的0.29%，其中耕地面积1.15万公顷，林地面积7082公顷，水域面积1.27万公顷。境内土壤类型主要有4种，水稻土面积为83.7万亩，有机质含量2～4%。潮土面积35.8万亩，有机质含量为2%。红壤面积25.6万亩，有机质含量为2%。菜园土20000亩，有机质含量3%。
全区有山林面积32535亩，新植欧美杨面积58000亩，森林覆盖率18.4%，活立木蓄积量15.31万立方米。森林植物种类丰富，全区植物资源共有198科，1134属，3600多种，其中仅木本植物就有1000多种，特产名贵植物有银杏、香樟、水松等。用材林有杉木林、马尾松林、湿地松林、火炬松林、黑松林等；经济林有柑桔林、梨树林、桃树林、油茶林、油桐林、板栗林、胡柚林、茶园等；绿化花木有雪松、罗汉松、五针松、塔柏、龙柏、广玉兰、白玉兰、紫玉兰、香樟、碧桃、红叶李、桂花及百合科、蔷薇科花木等。
全区地下蕴藏着沸石、珍珠岩、膨润土、石灰石、富碱玻璃石、粘土等31种非金属矿，总储藏量达2亿多吨。这些矿品位高，质量好，易于开采和加工。主要产品有钠基膨润土、活性白土、颗粒白土、白炭黑、聚渣覆盖剂等，广泛用于石油化工、石油化工、冶金、精密机械铸造等行业。梁子湖区有多样的生物资源，湿地面积42万亩，浮游植物27科40属，高等植物84科，鸟类137种，其中国家I级保护鸟类5种，II级保护鸟类15种，省级保护鸟类86种。梁子湖区农副产品资源独具特色。全区山林、岗地面积75平方公里，盛产中药材、红薯、茶叶、胡柚、茭头、千张等农产品。水产资源种类多，盛产螃蟹、银鱼、红尾鱼、武昌鱼、珍珠等各类水产品。
梁子湖区属典型的亚热带大陆性季风气候，四季分明，光照充足，雨量充沛。水资源充足，全区共有小（一）型水库两座（马龙口、狮子口水库），总库容1675万立方米，小（二）型水库15座，总库容565万立方米，正常蓄水量1600万立方米。梁子湖是湖北省第二大湖泊，中国第八大淡水湖，中国十大名湖之一，武昌鱼的母亲湖，面积约280平方公里，四周伸展分别与武汉、咸宁等地交界，因湖中有面积2平方公里的梁子岛而得名。梁子湖，素有“梦里水乡”之称，湖面东西长82.2公里，南北长22.5公里，常年平均水深3.5米，流域面积3260平方公里，梁子湖区水资源总量0.9亿立方米，其中地表水资源量7000万立方米，地下水资源量3000万立方米。人均水资源量280立方米，占全市人均水资源量的34%。是湖北容水量最大的淡水湖之一。