宁县地处世界著名的黄土高原中部、陇东高原东南部，东倚巍巍子午岭，西襟滔滔泾蒲河。境内地界东西长约80公里，介于东经107°41′至108°34′之间；南北宽约72公里，跨于北纬35°15′至35°52′之间，属于东7时区。平均海拔高度1200米，东部子午岭最高峰兴隆关大庄子附近海拔1760米，为全县地势最高点。南部店子沟至政平附近的泾河河床，海拔869.5米，境内地势呈东北高挺、西南低平的倾斜走向。
境内川原相间，沟壑纵横，沃野平畴，雨泽露润，自然条件优越。全境有早胜、春荣、盘克、九岘、南义和董志原西南部6条主要园区，原面地势平坦，土层深厚，有较好的收水保墒能力，是粮食作物的主产区。山、坡、洼地易受旱、风、冻害影响，粮食产量低而不稳，适宜种草种树，发展林果、畜牧产业。川道地区温暖避风，引水灌溉便利，是发展经济作物和黄甘桃、九龙金枣（晋枣）等果蔬特产的良田沃土。西部董志原平畴沃野，一望无垠，堪称“天下黄土第一原”，宁县有5个乡镇坐落在董志原东南部精华地段。南部早胜原平坦肥沃，是庆阳市第二大原，地域范围全在宁县境内。东部的春荣原、盘克原也在庆阳市10大原之列。境内有马莲河、泾河、蒲河、九龙河、城北河等7条河流，年平均总流量为55.05立方米/秒，总径流量为17.36亿立方米。子午岭在境内东部绵延60余公里，山势巍峨，林草茂盛，风光秀美，为黄土高原上面积最大、植被最好的水源涵养林。宁县赖其润泽，资源丰厚，物产富饶，风调雨顺，万物竞生。
宁县位于中纬度内陆（北温带南沿）、青藏高原东侧，受季风影响，属暖温带大陆性高原气候（干旱半干旱气候）。境内气候温润偏凉，雨水较少，光照充足，四季分明。冬季寒冷而夏季不甚炎热，春秋季节冷空气活动频繁。风向和气温变化较有规律，带有明显季节性：春季风向由北转南，但冷空气仍活动频繁，气温回暖极不稳定，常现大风降温带来的“倒春寒”和霜雪灾害。常降水不足，春旱具多，故有“春雨贵如油”之谚。夏季多吹东南风，雷阵雨较多，是全年光、热、水量最丰富的时期。6、7月份极端天气容易出现，偶有冰雹灾害发生。冰雹颗粒，小者如黄豆，大者若核桃，间有近似鸡蛋者。主要危害是毁坏成熟时节的小麦和生长中的秋苗，击死人、畜之事间有发生。秋季南风盛行，空气湿润，多连阴雨，清晨多雾。中秋之时，秋高气爽。10月后，秋风萧瑟，霜、雪继至，草木凋零。冬季盛行北风，天寒地冻，河溪结冰，降水（雪）量少。“三九”天最冷，但近年来空气污染严重，温室效应加剧，冬季气温明显变暖。
全县年均气温8.9℃。一年之中七月份最热，月平均气温26.5℃，历史极端日最高温度曾达36.5℃；元月份最冷，月平均气温-5.5℃，历史极端日最低温度曾至-32.1℃。年日照时间2375小时，无霜期160天——180天。空气温度随着地形坡度的高低变化明显变化，随着地势增高，气温由西、南区向东、北区渐次降低。县内泾、蒲、九龙、马莲河等主要川区年平均气温在10~11℃之间，早、中、晚温差明显；董志、早胜原区年平均气温在8.5~8.9℃之间；九岘、金村等子午岭边缘山区，年平均气温多低于8.5℃。
全县年均降雨量572毫米，4~10月份是主要降水期。7、8、9三个月为雷阵雨、暴雨和连阴雨期，降水最多，这三个月总降水量均值达314.9毫米，占全国降水量的59.8%。大气降水受地形坡度的影响也很明显，大范围降水由东、南向西。北呈渐次减少的趋势。全县降水量以子午岭沿线的东部地区为最多，年降水量可达600~630毫米。向西逐渐减少，境内董志原的东坡焦村、坳马等乡为最少，年降水量约520毫米。向南降水又有明显增加，到泾河川区年降水量约560毫米。

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