东北平原的典型土壤是黑土,这种土壤以其肥沃而闻名。黄土主要分布在中国北方的黄土高原和华北平原,而红土则多见于江南丘陵地区。沙土则主要分布在中国的西北部。东北平原是全球仅有的三大黑土区之一,这里的土地极为肥沃,是中国重要的粮食、大豆和畜牧业生产基地,同时也是中国重要的煤炭、钢铁、机械和能源化工基地。
该地区属于温带和暖温带气候,兼具大陆性和季风特征。夏季短暂而温暖,雨水充沛;冬季漫长而寒冷,降雪量少。季风在这里的交替使得冬夏温差显著。7月份的平均温度在21至26摄氏度之间,而1月份的平均温度则在零下24至零下9摄氏度之间。10摄氏度以上的活动积温在2200至3600摄氏度,这一数据由南向北逐渐减少。年降水量在350至700毫米之间,由东向西逐渐减少。
东北平原四周被山麓洪积冲积平原和台地环绕,这些地区的海拔大约在200米左右。北部的台地地貌特征较为明显,而南部则因强烈侵蚀而呈现出浅丘的外观。平原的西南部风沙地貌发育,形成了大面积沙丘覆盖的冲积平原。平原的东北端则通过松花江谷地与三江平原相连。
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