湖南省位于长江中游，省境绝大部分在洞庭湖以南，故称湖南；湘江贯穿省境南北，故简称湘。地处东经108°47′～114°15′，北纬24°38′～30°08′，东以幕阜、武功诸山系与江西交界；西以云贵高原东缘连贵州；西北以武陵山脉毗邻重庆；南枕南岭与广东、广西相邻，北以滨湖平原与湖北接壤。省界极端位置，东为桂东县黄连坪，西至新晃侗族自治县韭菜塘，南起江华瑶族自治县姑婆山，北达石门县壶瓶山。东西宽667公里，南北长774公里。
地形地貌
湖南地处云贵高原向江南丘陵和南岭山脉向江汉平原过渡的地带。在全国总地势、地貌轮廓中，属自西向东呈梯级降低的云贵高原东延部分和东南山丘转折线南端。东面有山脉与江西相隔，主要是幕阜山脉、连云山脉、九岭山脉、武功山脉、万洋山脉和诸广山脉等。山脉自北东西南走向，呈雁行排列，海拔大都在1000米以上。南面是由大庾、骑田、萌渚、都庞和越城诸岭组成的五岭山脉（南岭山脉），山脉为北东南西走向，山体大体为东西向，海拔大都在1000米以上。西面有北东南西走向的雪峰武陵山脉，跨地广阔，山势雄伟，成为湖南省东西自然景观的分野。北段海拔500～1500米，南段海拔1000米～1500米。石门境内的壶瓶山为湖南省境最高峰，海拔2099米。湘中大部分为断续红岩盆地、灰岩盆地及丘陵、阶地，海拔在500米以下。北部是湖南省地势最低、最平坦的洞庭湖平原，海拔大都在50米以下，临谷花州，海拔仅23米，是省内地面最低点。因此，湖南省的地貌轮廓是东、南、西三面环山，中部丘岗起伏，北部湖盆平原展开，沃野千里，形成了朝东北开口的不对称马蹄形地形。湖南省地貌类型多样，有半高山、低山、丘陵、岗地、盆地和平原。
地质
湖南省可划分为六个地貌区：湘西北山原山地区、湘西山地区、湘南丘山区、湘东山丘区、湘中丘陵区、湘北平原区。地貌按成因可分为：以流水地貌为主，占湖南省总面的64.76%，岩溶地貌次之，占25.97%；湖成地貌最小，仅占2.88%，水面积占6.39%。按组成物质（不含水域）分沉积岩（包括砂质岩、碳酸盐岩、红岩、第四纪松散堆积物）地貌为主，占全总总面积的57.75%；变质岩类地貌次之，占24.99%；岩浆岩类地貌，仅占8.87%。按海拔高度（含水域）分，以300米以下地貌为主，占湖南省总面积44.27%；300米到500米地貌次之，占22.58%；500-800米地貌占18.43%；800米以上地貌占11.72%。按形态分，山地（含山原）占湖南省总面积51.22%，丘陵占15.40%，岗地占13.87%，平原占13.11%，水面占6.39%。湖南省以山地和丘陵地貌为主，合占总面积的66.62%。
水文
湖南省河网密布，流长5千米以上的河流5341条，总长度9万千米，其中流域面积在55000平方千米以上的大河11117条。省内除少数属珠江水系和赣江水系外，主要为湘江、资江、沅江、澧水四水及其支流，顺着地势由南向北汇入洞庭湖、长江，形成一个比较完整的洞庭湖水系。湘江是湖南最大的河流，也是长江七大支流之一；洞庭湖是湖南省最大的湖泊，跨湘、鄂两省。
气候
湖南为大陆性亚热带季风湿润气候，气候具有三个特点：第一、光、热、水资源丰富，三者的高值又基本同步。第二，气候年内变化较大。冬寒冷而夏酷热，春温多变，秋温陡降，春夏多雨，秋冬干旱。气候的年际变化也较大。第三，气候垂直变化最明显的地带为三面环山的山地。尤以湘西与湘南山地更为显著。 [21] 湖南各县气象站资料统计表明，各地年平均气温一般为16～19℃，冬季最冷月（1月）平均温度都在4℃以上，日平均气温在0℃以下的天数平均每年不到10天。春、秋两季平均气温大多在16～19℃之间，秋温略高于春温。夏季平均气温大多在26～29℃之间，衡阳一带可高达30℃左右。湖南热量充足，大部分地区日平均气温稳定通过0℃以上的活动积温为5600～6800℃；10℃以上的活动积温为5000～5840℃，可持续238～256天；15℃以上的活动积温为4100～5100℃，可持续180～208天；无霜期253～311天。湖南的热量条件在国内仅次于海南、广东、广西、福建，与江西接近，比其他诸省都好。 自然灾害
湖南春季乍寒乍暖，天气变化剧烈，春季气温虽然逐渐回暖，但北方南下的冷空气仍能经常入侵湖南，使气温猝降，并伴随大风、冰雹、暴雨等强对流天气过程发生，冷空气过后，雨过天晴，气温很快回升。一般年份，3～4月每月有3～4次冷空气入侵，日平均气温一般下降10℃以上，有时甚至超过15℃，5月有2～3次冷空气入侵，日平均气温可下降7℃以上。
湖南夏秋少雨，干旱几乎年年都有，只是影响范围和严重程度不同而已。常年6月下旬到7月上旬，除湘西北外，湖南大部分地区雨季结束，雨日和降雨量都显著减少。7～9月各地总降雨量多为300毫米上下，不足雨季降雨量的一半，加之南风高温，蒸发量大，常常发生干旱。 [22]
自然资源
植物资源
根据2017年7月政府官网显示，湖南省植物种类多样，群种丰富，是中国植物资源丰富的省份之一。有维管束植物208科，5922种（含变种），其中列为国家一级重点保护植物16种，包括银杏、资源冷杉、银杉、南方红豆杉、伯乐树等；国家二级重点保护植物48种，包括华南五针松、白豆杉、连香树、杜仲等。有自然保护区190处，森林公园126处，国家湿地公园49处，国际重要湿地3处。到2014年底，湖南省林业用地面积1.949亿亩，2017年低，牧草种植面积有6840万亩，牧草品种有：增润草、皇竹草、甜象草、黑麦草等优质高产品种，湿地面积1530万亩（除水稻田外），森林覆盖率59.57%，活立木蓄积量4.84亿立方米，湿地保护率69.3%。
动物资源
根据2017年7月政府官网显示，湖南有陆生脊椎动物916种，其中列为国家一级重点保护陆生野生动物17种，包括黄腹角雉、林麝、麋鹿、云豹、中华秋沙鸭等；国家二级重点保护陆生野生动物81种，包括穿山甲、雕鸮等。湖南动物种类繁多，分布较广。有野生哺乳动物66种、鸟类500多种、爬行类71种、两栖类40种、昆虫类1000多种、水生动物200多种。湖南省有华南虎、云豹、金猫、白鹤、白鳍豚等18种国家一级保护动物，属国家二级保护动物的有猕猴、短尾猴、穿山甲、大鲵、江豚等28种，三级保护动物有白鹭、野鸭、竹鸡等49种。湖南是全国著名的淡水鱼产区，天然鱼类共160多种，以鲤科为主，主要有鲤、青、草、鳙、鲢、鳊、鲫、鲂等，著名的鱼种有中华鲟、白鲟、银鱼、鲥鱼、鳗鲡等。在家畜、家禽中，以宁乡猪、滨湖水牛、湘西黄牛、湘东黑山羊、武冈铜鹅、临武鸭、浏阳三黄鸡等最为著名。 [23]
土地资源
根据2017年7月政府官网显示，湖南耕地面积378.8万公顷，约占全国耕地总面积的3.1%；天然草地面积637.3万公顷，约占全国草地总面积的1.6%；林地面积1036.99万公顷，约占全国森林总面积的6.6%。土地资源总量丰富，类型齐全，这为湖南因地制宜地发展农业、林业、牧业、渔业等生产，提供了有利条件。
水资源
根据2017年7月政府官网显示，湖南省内河网密布，水系发达，淡水面积达1.35万平方千米。湘北有洞庭湖，为中国第二大淡水湖。有湘江、资水、沅水和澧水等4大水系，分别从西南向东北流入洞庭湖，经城陵矶注入长江。5千米以上河流5341条，河流可通航里程1.5万千米，内河航线贯通95%的县市和30%以上的乡镇。多年平均降水量1450毫米，湖南省水资源总量1689亿立方米，人均占有水资源量2500立方米，水资源相对较丰富。
矿产资源
根据2017年7月政府官网显示，湖南省矿藏丰富，素以“有色金属之乡”和“非金属之乡”著称。已探明储量的80多种矿藏中，锑的储量居世界首位，钨、铋、铷、锰、钒、铅、锌以及非金属雄黄、萤石、海泡石、独居石、金刚石等居中国前列。根据2012年9月湖南省国土资源厅编制的《湖南省矿产资源年报》，湖南是著名的“有色金属之乡”和“非金属矿之乡”。已发现各类矿产143种。37种矿产保有资源储量居中国前5位，62种矿产保有资源储量居中国前10位。其中，钨、锡、铋、锑、石煤、普通萤石、海泡石粘土、石榴子石、玻璃用白云岩等矿种的保有资源储量居中国之首，钒、重晶石、隐晶质石墨、陶粒页岩等矿种居中国第二，锰、锌、铅、汞、金刚石、水泥用灰岩、高岭土等矿种也在中国具有重要地位。
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