自然环境俗称自然条件，包括阳光、大气、水、岩石、土地、生物等，这些都是人类生存的必然条件，离开这些条件，人类社会就无法延续。自然环境对森林的生长发育和地域分布起着十分重要的作用。影响森林植被类型地理分布宏观格局的自然环境因素是受大气降水制约的水分条件、由大气温度作度量标准的热量条件以及地形地貌、地质土壤等诸多因素的综合。随着地形地貌、海拔高度的变化，水热条件就会重新分配，形成山地森林的垂直地带性分布。
贺兰山是宁夏现存的三大天然次生林区之一。海拔2000m以上的山峰连绵不断，有茂密的森林，众多的动植物种类，完整的地质剖面，丰富的古生物化石。贺兰山是干旱半干旱地区具有代表性的自然综合体和较完整的自然生态系统。她像一座绿色的天然屏障，阻挡着内蒙古高原风沙和寒流的东进，保护着银川平原农田和人民的生产、工作和生活，造就了银川平原“塞上江南”的胜景。
第一节地理位置
一、贺兰山
贺兰山位于宁夏回族自治区西北边界，坐落于宁夏回族自治区和内蒙古自治区交界处，距首府银川市正西方约40km。山体主脉由西南向东北延伸，是我国重要的南北向山地之一。分水岭以西为内蒙古地界，连接阿拉善高原；以东为宁夏地界，连接银川平原。贺兰山绵延200余km，宽20～40km。山地海拔2000～3000m，共有大小山峰46个，其中海拔3000m以上的有20个，主峰敖包圪海拔3556.1m，其地理坐标为北纬38°21′～39°22′，东经105°49′～106°42′。
贺兰山是北温带草原向荒漠过渡的地带，属阴山山系。主要由变质岩组成。按山势可分为北、中、南三段。北段在石嘴山市境内，海拔不超过2000m，山体较宽，达40km。山中植被较差，只有灰榆、蒙古扁桃等小片灌木或零星树木，蕴藏有煤、石灰岩、白云岩、石英砂岩等，尤以太西煤享誉国内外；中段在银川市境内，峭崖危耸，树木葱郁，海拔3000m以上的峻峰均集中于此。该段植被丰富，自下而上垂直分布有山地草原带、山地疏林草原带、山地针叶林带、亚高山灌丛、草甸带，树种有油松、青海云杉、山杨、白桦、山柳、杜松、灰榆等。林区内出没有岩羊、马鹿、马麝、蒙古兔、蓝马鸡、石鸡等野生动物；南段在青铜峡市境内，山势低矮，海拔1500～1600m，基岩裸露，山坡、沟谷部分被沙漠侵盖，林木少见。
贺兰山分水岭偏于山体东侧，顶面较平坦，两坡斜面不对称，西坡长而缓，沟谷比降小，逐渐过渡到阿拉善高原；东坡短而陡，沟谷比降大，陡峭雄伟，蔚为壮观，急跌而下，直落2000余m达于银川平原。高大的山体似一条坚实的屏障，削弱了西伯利亚冷气流，阻截了腾格里沙漠的东侵，挡住了从海洋方面自东向西输入的湿润气流，隔离了潮湿东南季风的西进，是“塞上江南”银川平原的生态屏障。
二、贺兰山自然保护区
宁夏回族自治区人民政府历来重视贺兰山的自然保护工作。由于贺兰山西临腾格里沙漠，北连乌兰布和沙漠，东望毛乌素沙地，贺兰山实际在沙漠和沙地环抱中发育成的天然森林植被，成为我国风沙干旱森林生态系统的典型代表地带，具有很高的保护价值。因此，1950年宁夏人民政府通令贺兰山、罗山天然林保育暂行办法，提出禁牧、禁伐、禁猎。1956年全国第一届人大通过竺可桢、陈焕镛等科学家的提案，划定了全国315个自然保护区，贺兰山名列其中。1982年7月1日，宁夏四届人大第四次会议通过《宁夏天然林区管理保护办法》，把贺兰山划定为区级自然保护区。1983年全国自然保护区新疆会议通过并报请国务院批准，把贺兰山划为全国54个重点自然保护区之一。1990年8月原国家林业部批准《贺兰山国家级自然保护区设计任务书》，确定了保护区的经营范围：南起永宁县境内的三关口，北至石嘴山市境内的苦水沟（《宁夏林业志》作“枯水沟”），东起山麓脚下，西至宁夏与内蒙古交界的分水岭（山脊制高点）。呈北偏东、南偏西走向。南北长约110km，东西平均宽15km，总面积1578k平方米。
2003年8月，经国务院批准，贺兰山国家级自然保护区调整扩界，扩界后的范围：南起银川——巴彦浩特公路（银巴公路），西北依宁夏与内蒙古行政区划，东到西夏王陵，西北煤机总厂及石谊甲和三柳高压线，扩界后总面积为2062.66k平方米。包括了宁夏贺兰山的主要地段和部分山前洪积扇（斑子麻黄生境），但不包括石炭井、汝箕沟二矿区及其进出通道。2011年，根据宁夏经济的发展国务院批准了贺兰山国家级自然保护区界线调整方案，调整后贺兰山国家级自然保护区总土地面积1935.36k平方米。
宁夏贺兰山国家级自然保护区管理局设在银川市西夏区西部的高家闸，为县处级事业单位，直属宁夏回族自治区林业局领导。基于保护现有的森林资源，拯救濒危物种，维护和稳定现存的生态综合体，将贺兰山定为国家级自然保护区有着深远的意义。从保存自然和文化遗产、保护生物多样性合理开发利用自然资源、发展宁夏经济的角度来看，贺兰山具有不可替代的地位和重要作用。
第二节地质地貌
一、地质
贺兰山是一座形成较晚却有悠久地质历史的山体。地层除青白口系、志留系、泥盆系外，其余发育比较齐全。太古界和中新元古界的片麻岩、变质碎屑岩和石英岩主要出在贺兰山北段和中段的南部。下古生界寒武系、奥陶系的石灰岩、砂岩、页岩发育良好，分布广。上古生界则以石炭系与二叠系同等发育为特点，以页岩、砂岩为主，并含有煤层。中生界三叠系广泛分布在北部，侏罗系次之，前者以紫红色砂岩、砾岩、页岩为主，为构成贺兰山中段北部山体的主要地层之一，后者以各种灰色页岩、砂岩为主，是产煤的主要地层之一，白垩系和第三系都不发育。在山前地带和山间低地广泛分布着第四系冲、洪积物、风积物和山麓堆积物。
二、地貌
贺兰山在地貌形态上呈东仰西倾，形成东坡有众多古老岩层出露的断崖，岩石壁立，远比西坡陡峭险峻。贺兰山地形，因受地质构造、干燥剥蚀和流水侵蚀的影响，形成山体突兀、高低悬殊、岭谷相间、山壁陡峭、沟谷深切、地面破碎的特点。自山麓苏峪口1400m至最高峰敖包圪3556.1m，相差2100m。岭谷多，而且与分水岭垂直，呈东南向羽状平行排列，仅贺兰山中段即有主要沟谷30余条，地貌十分特殊。
贺兰山地貌属于第三级，即地貌基本形态成因类型。它是一条较典型的拉张或剪切拉张型块断山地。由于地势较高，引起外力地质作用的垂直分带，自下而上可分为干燥剥蚀山地、流水侵蚀山地和寒冻分化山地3个4级类型。每一个4级地貌类型，又根据组成物质的不同，分为若干个5级地貌类型。
1.干燥剥蚀山地
该地貌单元（海拔1500~2000m）内，基岩裸露，年降雨量约200平方米，物理风化强烈，岩石的残坡积碎屑发育。沟谷宽缓，纵坡降值较小，切割深度500~800m。碎屑岩山地呈梳状，碳酸盐岩山脊多为锯齿状。小口子——黄旗口——拜寺口一带之花岗岩区山脊则呈浑圆状。
2.流水侵蚀山地
海拔2000~3000m范围内，是贺兰山次生天然林的主要分布地区。年降雨量一般达420平方米，流水侵蚀强烈。山坡陡峻，沟谷呈“V”字型，切割深度达500~1000m 间，峡谷幽深，纵坡降值大。
3.寒冻风化山地
其特点是海拔高3000~3500m，寒冻风化强烈，冰融现象明显。每年11月至翌年4月处于积雪冰冻期。沟谷切割深度在500m左右，纵坡降值大。根据物质成分可划分为碎屑岩构成的寒冻风化山地和碳酸盐岩构成的寒冻风化山地两种类型。前者山体由砾岩、砂岩及少许页岩构成，山脊呈梳状；后者山体由石灰岩、白云岩及其过渡型岩石构成，多呈锯齿状山脊。当岩层倾向与坡向一致时，多呈直线状或突状山坡，相反时，则为悬崖峭壁，且屡见倒石堆。
4.山前洪积倾斜平原-洪积扇、洪积裙
贺兰山东坡沟道发育明显，多数自西而东延伸，呈梳状分布。共有大小沟道180余条。其中三关至苦水沟之间有主要沟道21条。具代表性的有三关口、榆树沟、甘沟、大口子沟、黄旗口沟、拜寺口沟、苏峪口沟、贺兰口沟、插旗口沟、大水沟、汝箕口沟、大峰沟、龟头沟、石炭井沟、大武口沟、苦水沟等。皆系黄河水系的外流区。其中最大者为大武口沟，集水面积为574km。沟道一般在中、上部下切割较深，呈“V”字型，沟道部则较为宽阔砾石遍布沟底。每当山洪暴发，迅猛异常。洪水裹挟着大量砂石，咆哮如雷，滚滚向前；横冲直撞，一路狂奔，势不可挡。当它冲出山口，地形豁然开阔，能量骤然释放，山洪变成了辫状散流，它再也无力携带砂石，遂有次序地由大至小，由粗到细，逐渐停积下来。它在山前构成一个扇状体，因系洪积成因，故称“洪积扇”。许多洪积扇连接起来便构成“洪积裙”。
贺兰山东麓山前由洪积扇、洪积裙构成的洪积倾斜平原十分发育。自花布山至插旗口一带，宽达15~25km，暖泉以北变窄，仅有4~8km。构成洪积扇之洪积物十分典型，每一个沟谷，自沟口向外，分为三个相带，彼此平行，逐渐过渡。扇顶，地面倾斜5~7度，坎坷不平，巨砾累累，草木罕见，荒无生机；中部，地面倾斜3度左右，散布于扇状沟岔，沙砾混杂，植物稀疏；前缘，以砂、沙质黏土为主，地势平坦，间有洼地，或成沼泽，或为龟裂盐碱地这些由第四系构成的洪积扇之年龄为距今200万年至现代。
第三节水热条件
水热条件与气候变化密切相关，是一个地区气候特征的重要反映。贺兰山属西北大陆气候区，致使冬夏两季的平均气温与同纬度地区差异较大。冬季气温低于同纬度地区，夏季气温高于同纬度地区，温差较大。
一、气候
贺兰山地处宁夏西北部，属中温带干旱气候区，具有典型的大陆性季风气候特点。冬季受蒙古冷高压控制，寒冷而漫长，夏季炎热而短暂，春季气温回升快，大风及沙尘天气频繁，秋季凉爽。无霜期短，终年雨雪稀少，气候干燥，日照时间长，大雾天气多。据贺兰山高山气象站30年（1961~1990年）的观测资料记载，贺兰山年平均气温为-0.7℃，极端最高气温为25.4℃，极端最低气温为-32.6℃。年平均降水量为418.1平方米，降水日数为94天，大雨（日降水量大于等于25平方米）以上的降水日数平均为2.6天，一日最大降水量达211.5平方米。降水的季节变化大，平均6~9月降水量达260.2平方米，占全年降水量的62%，是一年中降水量最集中、降水次数最多的时期，也是该地区山洪、泥石流及山体滑坡等地质灾害多发期。贺兰山区春季风大沙多，年平均风速为7.5m/s，大风日数达157.7天，最大风速为38.7m/s，全年主导风向为西北偏西风，出现频率为29%，其中冬、春、秋三季的主导风向均为西北偏西风，夏季主导风向转为东南偏东风。年平均沙尘暴天气日数为2.2天，日照时数为3022.8小时、无霜期为117.7天，初霜日出现在9月8日前后，终霜日出现在5月12日前后。贺兰山区出现雾及雷暴天气的日数明显高于平原地区，年平均雾日数达到88.7天，雷暴日数达到22.3天。贺兰山由于山势陡峭、地形复杂，山地气候特点明显。
二、水文
贺兰山东麓水系属黄河水系黄河上游下段宁夏黄河左岸分区，东麓有大小沟道67条，多数沟道为季节性河流，植被较好的沟道常流水径流深可达20平方米。流域面积大于50k平方米的沟道有13条，大武口沟是贺兰山区最大的河流，流域面积574k平方米。沿山的所有沟道出口海拔高程1300m 以上，受地形地貌及气候影响，沟道水流具有暴涨暴落特性。东麓区境内，年平均降水量255.6平方米，其中山地426平方米，坡地180.5平方米。每年11月至次年3月，降水较少，一般占20%。降水主要集中在汛期6月至9月，分布的特点是海拔越高，分配越均匀，中段2000m 以上的林区，占降水量的60%~70%，以下至洪积扇地，占降水量的70%~75%。大武口地区及其以北占80%左右。大气降水除部分以地表径流流出山区外，还有部分补给了基岩的地下水，赋存于风化裂隙带内或渗入层状裂隙带。地下水受大气降水的渗入补给，经短途运移，以侵蚀下降泉和接触泉的形式出露于地表，并沿沟谷流至山前洪积扇顶部即转入地下。
贺兰山的土壤含水量因植被状况不同而有很大变化。植被覆盖度最好的中段插旗口沟平均含水量为10.4%，以此向北和向南呈递减趋势。贺兰山暴雨通常发生在7～8月，暴雨期常常出现洪水，大面积发洪水的情况较少，局部地区或沟道发生的较多，一般系峰高量小，历时短，涨落急剧。