Для природы Грязинского округа характерны степные равнины с речными долинами, многочисленными лесами и лугами. Здесь выделены 17 особо охраняемых природных территорий (ООПТ), в числе которых заказники (1 ландшафтный и 3 зоологических), памятники природы (1 ландшафтный, 2 ландшафтно-гидрологических, 4 ландшафтно-биологических, 1 зоологический и 4 дендрологических), а также 1 охраняемый ландшафт местного значения.

Физико-географическое положение

Грязинский округ находится в восточной части Липецкой области, примыкая непосредственно к городу Липецку. Он граничит с Петровским районом Тамбовской области на востоке, с Добринским и Усманским округами Липецкой области — на юге, с Липецким округом — на западе и с Добровским округом — на севере. Округ расположен в Московском часовом поясе.

В физико-географическом отношении территория Грязинского округа — лесостепная зона Окско-Донской низменности, или так называемой Воронежско-Тамбовской равнины. Водоразделы над уровнем воды в реках возвышаются лишь на 30-40 метров. Овраги встречаются редко, причем неглубокие, в среднем 10-20 метров.

Естественная история региона определила основные черты геоморфологического строения и ландшафтной мозаики территории. Самыми древними породами, выходящими на поверхность, являются породы девона. Они распространены повсеместно, с ними связаны многочисленные месторождения карбонатного и строительного сырья. Выше залегают отложения юры, мела, палеогена, неогена (пески, песчаники, глины, мергели). Коренные отложения повсеместно, за исключением отдельных участков по долинам рек, перекрыты четвертичными отложениями. В неоген-четвертичных отложениях разведаны месторождения легкоплавких глин и строительных песков. Центральные части водораздельных массивов сложены глинами, мергелями, глинистыми алевритами и глауконит-кварцевыми песками.

Рельеф

Большая часть Грязинского округа — пологоволнистая расчлененная равнина, основные черты рельефа которой сформировались в доледниковое и раннечетвертичное время. Она занята речными долинами с широкими террасами. Из-за опускания территории и близкого расположения грунтовых вод территория округа сильно заболочена.

Полезные ископаемые

Из полезных ископаемых известны месторождения песков, торфа, известняков. Крупное месторождение лечебного торфа — Двуречье-Есаулово. Месторождений известняков немного, так как территория покрыта мощной толщей неоген-четвертичных песков и глин. Наиболее крупным из них является Самовецкое.

Погодно-климатические условия

Климат умеренного пояса (атлантико-континентальный) с умеренно холодной зимой и теплым летом. Средняя температура января -5,2°C. Средняя температура июля +20,3°C. 

Грязинский округ отличается неравномерным выпадением осадков в течение года. Максимальное количество выпадает в теплое время года (с мая по октябрь). Сумма осадков за этот период 550-650 мм.

Средняя продолжительность вегетационного периода — 180 дней. Среднегодовая температура воздуха составляет +5°С. Абсолютный минимум — -38°С. максимум — +39°С. Максимальная глубина промерзания грунта — 130 см. Максимальная средняя декадная высота снежного покрова — 47 см.

На территории округа большую часть года преобладают ветра западного и юго-западного направления (20 и 16% соответственно). Летом преобладают ветра западного направления (около 20%), однако велика повторяемость и северных (15%), и северо-западных (более 14%). Зимой почти одинакова вероятность ветров западного (более 22%) и юго-западного (более 21%) направлений.

Почвы

Почти 70% территории Грязинского округа занимают выщелоченные черноземы различной мощности. Механический состав черноземов глинистый и тяжелосуглинистый, встречается большое количество слабо-среднесмытых почв. Оставшуюся часть составляют пойменно-луговые, темно-серые, серые, лесные почвы. Смытые почвы размещаются на прибалочных склонах, а также на ложбинообразных понижениях.

Вследствие неоднородности условий почвообразования среди зональных почв в виде небольших полос и пятен встречаются интразональные почвы: солонцы, солоды, лугово-черноземные, пойменные, лугово-болотные, почвы овражно-балочного комплекса, которые создают пестроту почвенного комплекса.

Почвы Грязинского округа оценены менее, чем в 80 баллов по 100-балльной шкале. Это низшая оценка качества почв в Липецкой области. Эродированность почвы вследствие водной и ветровой эрозии составляет от 60 до 70%.

Водные ресурсы

Грязинский округ богат водными ресурсами. Подземные воды залегают близко к поверхности (менее 3 м). В поймах и на участках низких террас развиты болота и процессы заболачивания.

Вдоль западной границы округа протекает река Воронеж, в которую впадает река Матыра с левым притоком — рекой Байгорой. На месте впадения Матыры в Воронеж образовано крупнейшее в области Матырское водохранилище.

Из других рек по территории округа протекают Двуречка, Лукавка, Телелюй, Самовец.

Имеется ряд родников, из которых наиболее известны два в долине реки Самовчик (Журчащий и Самовчик), два — в долине ручья Козенченка (Прозрачный и Голубой), по одному — в долинах рек Двуречка (Бурлящий), Малейчик (Голубой), Матырского водохранилища (Звенящий).

Ботаническо-географическое районирование

По ботанико-географическому районированию Грязинский округ относится в западной части к Воронежскому с сосновыми и смешанными лесами, с обилием травяных и гипново-сосновых болот, в восточной части — к Усманско-Матырскому, расположенному на плоском водоразделе с преобладанием степей на водоразделах с ивняками и осиновыми кустами, галофильным комплексом и сфагновыми болотами.

Флора и фауна

Для лесостепной зоны характерно преобладание антропогенных модификаций естественной растительности. Растительность на территории округа представлена в первую очередь лесами. Леса представлены искусственными лесонасаждениями — защитными лесополосами вдоль дорог, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, кладбищ и небольшими массивами по краям балок, оврагов, речных пойм и долин. Кустарники представлены лещиной, крушиной, кленом татарским, боярышником, кустарниковыми ивами и др. Степная флора — это разнотравно-луговые степи, а по дну балок — крупнозлаковые ассоциации с примесью бобовых и других трав.

На территории округа расположено Плехановское лесничество, где растут сосновые и смешанные леса, в которых есть грибы, ягоды, лекарственные травы. Главными древесными породами в нем являются сосна и береза. Здесь также произрастают дуб, ольха черная, тополь, липа, ясень обыкновенный. Травянистый покров под пологом леса довольно густой, и эти угодья используются для пастьбы скота.

В территорию округа входит обширное левобережье реки Воронеж, изобилующее лесами. Здесь же располагаются пойменные луга. В незаболоченной пойме и днищах балок травяной покров сенокосов и пастбищ богатый и представлен разнотравно-бобово-злаковыми группировками. Здесь преобладают мятлик луговой, тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежа сборная, клевер. Из разнотравья встречаются герань луговая, лапчатка гусиная, хвощ, подмаренник и другие виды. На повышениях и сухих элементах рельефа по склонам балок травостой менее богат и представлен в основном овсяницей овечьей, полевицей обыкновенной, пыреем, клеверами, тысячелистником, мятликом, полынью, подорожником. В заболоченных местах поймы преобладают осоки, щучка дернистая, хвощ болотный, мхи, тростник: то есть малоценные в кормовом отношении растения.

Самый бедный травостой — на склонах балок. Здесь развиты суходольные луга. Наиболее распространенными сорняками на полях являются: хвощ полевой, сурепка, василек, молочай, дикая редька, белая марь, осот и другие. На территории округа встречаются растения, занесенные в Красную книгу Липецкой области — черемша, адонис лекарственный, кувшинка белая, водяной орех, лилия, валерьяна лекарственная, купальница, белокрыльник болотный и т. д.

Помимо этого, в округе встречаются также лекарственные растения — тысячелистник, цмин песчаный, ромашка лекарственная, первоцвет, зверобой и др.

На территории округа сохраняются популяции растений, занесенных в Красную книгу РСФСР (ковыль перистый, альдрованда пузырчатая, рябчик русский).

Животный мир претерпел существенные изменения в связи с высокой освоенностью территории. Здесь сохранились только те виды животных и птиц, которые смогли приспособиться к жизни рядом с человеком. Из птиц встречаются грачи, вороны, галки, воробьи, жаворонки, перепела, рябчики, водно-болотные птицы. Характерными представителями млекопитающих в поселении являются кабан, лиса, заяц-русак, степной хорь, крот. В реках поселения наиболее распространены щука, окунь, Обычными видами из млекопитающих являются: лисица, заяц-русак, еж обыкновенный, слепыш. Из птиц встречаются дрозд, дикие утки и гуси, различные воробьиные, голуби. Рыбы представлены окунем, пескарем, гольцом, карповыми, ротаном, плотвой, лещом, густерой, голавлем, карасем, красноперкой. Амфибии встречаются в виде жаб, лягушек, тритона. Рептилии представлены ужом обыкновенным, ящерицей.

Из редких видов животных встречаются белка, барсук, для реакклиматизации выпущена серая куропатка.