北朝地理著作以《水经注》为代表，其中记录了大量的地理内容，按现在学科分类大致可分为自然地理和人文地理等方面。本节就其自然地理方面的内容做一简述。
一、水文地理知识
早在先秦时期，人们对河流、湖泊在生产生活中的作用就有了一定认识。《水经注》中记载的河流涉及范围广、描述生动，所记大小河流1200余条，湖泊沼泽500余处，泉水和井等地下水近300处，伏流30余处，瀑布60多处。它不仅详细记录各河流情况，还多采用精彩的文学语言对其进行生动的描述。
《水经注》非常重视河流的水源，作者参照前人图志，并尽量亲自实察，以求所得。在卷二十一“汝水”注中说：“余以永平中，蒙除鲁阳太守，会上台下列山川图，以方志参差，遂令寻其源流，此等既非学徒，难以取悉，既在径见，不容不述。”
瀑布是一种特殊的水流现象，因其壮观新奇被世人关注。《水经注》中既用“瀑布”一词，也用“泷”“洪”“洩”“悬水”“悬流”“悬泉”“悬涛”“悬湍”“飞波”“飞清”“飞泉”“飞瀑”“飞流”等词描述现在的瀑布现象，如卷四“河水”注中：
孟门，即龙门之上口也，实为河之巨阸，……其中水流交冲，素气云浮，往来遥观者，常若雾露沾人，窥深悸魄。其水尚崩浪万寻，悬流千丈，浑洪赑怒，鼓若山腾，浚波颓叠，迄于下口，方知慎子，下龙门，流浮竹，非驷马之追也。
《水经注》对地下水的记载最多的是泉水，几乎每条河流及其流域中都有泉水出现。在卷九的《清水》注中，从河源到共县记载的泉水达12处；卷十三《漯水》注中，从涿鹿县到沮阳县一片较小的范围内，记载的泉水达8处。这些泉水的记载，对于今天研究古今泉水变迁和勘查地下水资源等，都有重要的参考价值。
除泉水外，温泉和井也是《水经注》记载的重要内容。《水经注》中记载温泉38处，其中大多处于太行山区和陕甘地区。在描述温泉的水温时，作者常使用一些非常形象的词句，如卷五《河水》注中“水西出娄山，至冬则暖，故世谓之温泉”。这显然描述的是水温比较低的温泉；而在卷三十一《滍水》注中则用“炎热特甚”来描述北山阜温泉，用“炎势奇毒”来形容大木山温泉，用“可以熟米”“可以燖鸡”“可燖鸡豚”分别描述皇女汤温泉、新阳县温泉和邛都温泉。除记载水温外，书中还记载了温泉的医疗功效，如卷十一《滱水》注的暄谷温泉“能愈百疾”、卷十三《漯水》注的桥山温泉“疗疾有验”、卷十九《渭水》注的丽山温泉可以“浇洗疮”、卷三十六《若水》注的邛都温泉“能治宿疾”等等。还有一则特殊的例子，如卷三十九《耒水》注：“县界有温泉水，在郴县之西北，左右有田数千亩，资之以溉，常以十二月下种，明年三月谷熟，度此水冷，不能生苗，温水所溉，年可三凳。”这是少见的温泉用于农业生产的记载。对于井的记载，《水经注》涉及范围广，全书记载各类井达50余处，其中在卷二、卷五、卷六、卷十九、卷二十五、卷二十六、卷三十、卷三十八等处记录了井的深度。
伏流是一种由地下水造成的自然地理现象，《水经注》中有一些地方对伏流的解释有误，成为后人诟病的素材。
此外，《水经注》中还记录了河水、滱水、伊水、榖水、瓠子河、沔水、湍水、江水等河流特别是黄河所发生的水灾，记载详细。如卷十五“伊水”中“又东北过伊阙中”注：“伊阙左壁有石铭云：黄初四年六月二十四日辛巳，大出水，举高四丈五尺，齐此已下。盖记水之涨减也。”
对于黄河的含沙量，《水经注》中引用汉大司马史长安人张戎的著名数量分析：“河水浊，清澄一石水，六斗泥。”《水经注》还关注到河流水量的季节变化，如卷四《河水》注中记载黄河支流“是水冬干夏流”，卷九《荡水》注记载荡水支流黄雀沟水“是水夏秋则泛，冬春则耗”。
《水经注》中还记录了我国北方河流的冰期，还记有大量湖泊和沼泽的水文资料，为现今研究湖泊变迁提供了可靠的文献史料。
二、地形知识
《水经注》中还记录了多种地形地貌，其中高地有山、岳、峰、岭、坂、冈、丘、阜、崮、障、峰、矶、原等，低地有川、野、沃野、平川、平原、原隰等，仅山岳、丘阜地名就有近2000处。
《水经注》以水为纲，常将一些有名或无名的山岳穿插在江湖河海之间进行细致描述。如卷二《河水》注中：“焉耆近海多鱼鸟，东北隔大山与车师接。”卷四十《渐江水》注中：“（定阳）溪水又东迳长山县北，北对高山。”这里的“高山”和“大山”都没有名称，但书中描述如实地反映了该地的地貌情况。对于我国各地的名山，《水经注》都作了描述，如太行山、恒山、嵩山、华山、泰山等。在《河水》《洛水》《榖水》《渭水》等篇中，还对“塬”（书中称“原”）进行了描述，共约30多处。卷十九《渭水》注中：“（泠水）历阴槃、新丰两原间，北流注于渭”。卷十八《渭水》注记“（岐水）又历周原下”，“周原”就是一片面积很大的“原”。
卷三十三《江水》注中对白帝城附近的小片低地做了如下描述：(www.xing528.com)
白帝山城周回二百八十步，北缘马岭，接赤岬山，其间平处，南北相去八十五丈，东西七十丈，又东傍东瀼溪，即以为隍。
此外，用“川”或“平川”等词描述河漫滩、河谷平原或盆地之类的低地约150余处。对于黄河下游支流之一漯水的河口三角洲，卷五《河水》注写得很详细：
（漯水）又东北为马常坈，坈东西八十里，南北三十里，乱河枝流而入于海。河海之饶，兹焉为最。
《水经注》中还记录了喀斯特地貌，其中喀斯特溶洞十余处、洞穴70余处。卷十三《漯水》注中：“代城东南二十五里有马头山，其侧有钟乳穴。”卷三十《淮水》注中：“豪水出阴陵县之阳亭北，小屈有石穴，不测所穷，言穴出钟乳。”
《水经注》中还有对沙漠的描写，涉及今塔克拉玛干沙漠、白龙堆沙漠、额济纳沙漠、鄂尔多斯沙漠等。卷四十“流沙地在张掖居延县东北”注中描述居延海一带的额济纳沙漠：
居延泽在其县故城东北，《尚书》所谓流沙者也。形如月生五日也。弱水入流沙，流沙，水与沙流行也。
《水经注》记载的峡谷多达70余处，其描写多以峡谷两岸地形的陡峭和峡谷中河道水流的湍急来反映峡谷的地貌特征。如卷二《河水》注的石门口峡：“高险峻绝，对岸若门。”卷四《河水》注的孟门山峡谷：“浑洪怒，鼓若山腾。”《水经注》中对峡谷自然景色的描写精美绝伦，从地理学角度还是文学角度都称得上是上乘之作。如卷三十四《江水》注“又东过巫县南，盐水从县东南流注之”注：
今县东有巫山，……其首尾间百六十里，谓之巫峡，盖因山为名也。自三峡七百里中，两岸连山，略无阙处，重岩叠嶂，隐天蔽日，自非停午夜分，不见曦月，至于夏水襄陵，沿溯阻绝，或王命急宣，有时朝发白帝，暮到江陵，其间千二百里，虽乘奔御风，不以疾也。春冬之时，则素湍绿潭，回清倒影。绝多生怪柏，悬泉瀑布，飞漱其间，清荣峻茂，良多趣味，每至晴初霜旦，林寒涧肃，常有高猿长啸，属引凄异，空谷传响，哀转久绝。故渔者歌曰：巴东三峡巫峡长，猿鸣三声泪沾裳。
此段文字生动至极，唐诗人李白的“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还，两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”疑出此典。
北魏时期，人们对一些地貌地形成因有了比较客观科学的认识，如在《水经注》《河水》注中写道：“河中漱广，夹岸崇深，倾崖返捍，巨石临危，若坠复倚。古人有言，水非石凿，而能入石。信哉。”表达了黄河孟门山的成因是流水侵蚀的结果这一正确认识。北魏末崔楷已指出滹沱河、滏阳河流域大量盐碱化土地是由于沥涝、河道变迁以及河流出路堵塞使地下水位提高而产生的，并据此提出了正确的整治河道、排除涝水以治盐碱土的方法。
三、其他自然地理知识
在植物地理方面，《水经注》记录了140多种的植物，不仅记载了北魏及之前的植物种类，还对植被进行了分类。对古代农业植被概况，也有相当详细的记载。这些方面的工作都胜于前人。《水经注》记载的动物种类超过100种，记录了当时及之前动物分布的区域性和活动的季节性。此外，《水经注》还记录了热带植物和热带动物。以上记载，对当今科学研究具有重要的参考价值。
“自然灾害”也是《水经注》关注的重要内容，其中记录水灾最多，达30余次。这些水灾上起商周下达北魏，年代记录准确可靠；北逾海河流域，南到长江流域，范围之广前无来者。灾情记录包括洪水水位、决溢河段、泛滥地区、损失情况及善后处理等，记录相当完备。除水灾外，《水经注》还记录了地震、风灾等。
植物地理方面，除《水经注》外，贾思勰已经注意到各种植物与地形、水等自然地理要素的关系。他在《齐民要术》中说：“下田停水之处，不得五谷者，可以种柳”；“（竹）宜高平之地，近山阜尤其所宜，下田得水则死”。
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