На сравнительно небольшой территории заповедника произрастает около 1 тыс. видов высших растений, без мохообразных, т. е. половина состава флоры Воронежской области. Разнообразие флоры проявляется благодаря переходному характеру лесостепи от лесной зоны к степной и инверсии флоры таежных лесов и южных степей на песках. В Усманском бору, по словам Б.А. Келлера, чувствуешь себя как бы перенесенным из степной области в зону хвойных лесов и даже отчасти тундровой растительности. Черника, находясь здесь на южной границе ареала, широко распространена во влажной субори и часто занимает значительные площади; брусника, не образуя сплошного покрова, встречается отдельными куртинами. По краям ольховых топей и сфагновых болот иногда можно встретить пятна из довольно редких для заповедника папоротников — страусника обыкновенного и телиптериса болотного. Редки в заповеднике ломонос цельнолистный, купальница европейская, кувшинка белая, зорька (татарское мыло), гроздовник полулунный, плаун булавовидный.
Неустойчивый режим увлажнения многочисленных болот заповедника ведет к их периодическому пересыханию, что иногда приводит к исчезновению некоторых видов растений. Например, после засухи 1972 г. на Ступинском болоте не обнаружены ранее произраставшие клюква и росянка круглолистная. К обеднению флоры могут приводить и животные. Так, в охране уже нуждаются можжевельник, бересклет бородавчатый и европейский, которые служат излюбленным кормом копытных и постоянно ими повреждаются. По остепненным опушкам дубрав и лесным полянам встречаются небольшие заросли ковыля, вишни степной, одиночные растения ветреницы лесной, молодила русского.
По геоботаническому районированию территория заповедника относится к Усманскому району зеленомошных сосновых и осоковых дубовых лесов Боброво-Усманского округа Среднерусской дубово-сосновой провинции. Для провинции наряду с зональными типами растительности — дубравами на серых лесных почвах и степными участками на черноземах характерны экстра- и интразональные группировки. Экстразональные представлены борами, преимущественно на левобережных древнеаллювиальных песчаных террасах, интразональные — растительностью водоемов, лугов, болот и ольшаников в поймах рек.
Территория Воронежского заповедника репрезентативна для древнеаллювиальных песчаных террас лесостепных рек и интересна участками интразональной растительности. Наряду с борами на его территории распространены дубравы, по облику и эдификаторам близкие к типичным нагорным дубравам (например, Шипов лес, Теллермановский лесной массив и др.).
Усманский бор сформировался в древнем голоцене (Нейштадт, 1954). Лесной массив носит следы постоянного пребывания человека с VIII в. Основываясь на исторических данных, Г.Ф. Морозов отметил, что Усманский бор был дубовым лишь возле р. Воронежа и сосновым — по болотцам и между ними по суходолам.
При Петре I с открытием верфи в Воронеже для постройки военных кораблей вырубались преимущественно дубы и сосны. В целях сохранения Усманского бора для нужд военного флота он с 1696 г. был изъят из общего пользования и превращен в урочище корабельного леса, в которое был запрещен въезд, а также самовольное пользование с наказанием за нарушения вплоть до смертной казни. С конца XVIII в. бор начал вырубаться в связи с постройкой стругов.
Длительная выборочная рубка лучших строевых стволов привела к изреживанию древостоев. Темпы рубок опережали возобновление сосны, что привело к замене сосновых насаждений дубовыми и березовыми. Сосна сохранилась отдельными небольшими группами и молодняками под пологом естественных насаждений. В середине XIX в. в северной части Усманского бора преобладали насаждения 20-25 лет с основной лесообразующей породой — березой, занимавшей около 75% лесопокрытой площади. На втором месте (около 12%) были насаждения с преобладанием дуба. Осина в то время встречалась чаще всего в виде примеси.
После 1844 г. сформировавшиеся древостой использовали с оборотом рубки в 50 лет сплошными лесосеками, без какой-либо заботы о процессах возобновления. В этих условиях оно могло быть только порослевым. С 1869 по 1880 г.г. для увеличения запаса сосновой древесины оборот рубок на богатых почвах был продлен до 100 лет. Началось покровительство сосне и там, где она была лишь примесью: на сплошных лесосеках в лиственных насаждениях сосну оставляли. Поскольку спелых сосняков не было, вся сосна поступала в заказ. Наконец, в 1880 г. была отменена вырубка целыми кварталами и установлены лесосеки в 100 м шириной с сохранением на них всех сосен; широко стали практиковать культуры сосны.
Хотя эксплуатация лесов Усманского бора и привела к резкому изменению структуры и состава лесов, меры покровительства сосне во второй половине XIX в, дали свои результаты: площадь березняков уменьшилась с 75 до 38%, дубняков возросла с 13 до 22%, осинников — с 2 до 9%, ольшаников не изменилась — 2%, а сосняков увеличилась с 4 до 24,5%.
Интенсивная эксплуатация северной части Усманского бора продолжалась вплоть до передачи ее заповеднику. Многократные рубки привели к тому, что древостой были представлены в значительной степени молодняками, как коренными (дубняки, сосняки и ольшаники), так и производными (дубняки на месте сосняков, осинники и березняки), а частично — культурами сосны.
Леса заповедника с 1935 г. развивались преимущественно естественным путем. За это время площадь сосновых лесов увеличилась до 35,2%, осиновых уменьшилась до 21,5 %, березовых (6,2%) и ольховых (5,3%) оставалась относительно постоянной. В 40-е годы из-за усыхания сократились дубняки, но к 80-м годам восстановились до 31,1% всей площади лесов.
Леса заповедной части Усманского бора в основном естественного происхождения и многоярусные, но часть сосновых лесов (4684 га) представляет культуры конца XIX — начала XX в.в. Наиболее продуктивны сосновые насаждения. Средний возраст сосняков — 94 года, дубняков — 70 лет, ольшаников — 63 года и осинников — 60 лет. В сосновых лесах заповедника много широколиственных древесных и кустарниковых пород, а также травянистых растений дубрав и степей (Николаевская, 1971). Будучи постоянным спутником сосны, дуб здесь меняет свой облик от угнетенных, сучковатых единичных экземпляров в лишайниковых сосняках до деревьев II бонитета, формирующих второй ярус в сложных сосняках. Лишайниковые и зеленомошные сосняки распространены в западной части заповедника, на глубоких перевеянных песках сниженного водораздела рек Воронежа и Ивницы. В их травяном покрове много типично боровых элементов: осоки верещатниковая и пальчатая, ястребинка волосистая, очиток едкий. Лишайники и мхи почти сплошь покрывают почву. В условиях скудного питания и влагообеспеченности сосны нередко искривлены, лирообразной формы, низкорослы и плохо очищены от сучьев. Наиболее распространены зеленомошные сосняки.
В зависимости от условий увлажнения распространены также сосняки дубово-лишайниковые, дубово-зеленомошные, дубово-черничные и дубово-долгомошные. Для них характерен дуб во втором ярусе или в подлеске вместе с рябиной, бересклетом бородавчатым, дроком красильным, вишней степной и ракитником. В травяном покрове преобладают осоки пальчатая и верещатниковая, герань кроваво-красная, скерда, горная петрушка, вероника седая и другие боровые растения. Древостой сосны в возрасте 120—150 лет имеют высокий бонитет (I и II).
В условиях сложных суборей под пологом сосны в первом ярусе и дуба во втором в подлеске обычны лещина и липа, а в травяном покрове дубравные растения — осока волосистая, звездчатка, сныть. Здесь преобладают сосняки дубово-лещиново-разнотравно-осоковые и дубово-лещиново-орляковые.
Богаче всего растительность в дубравах на темноокрашенных песчаных и супесчаных почвах, близко подстилаемых суглинками (на глубине 1-1,5 м). Коренные дубравы приурочены к пологим склонам водораздела Воронеж — Усмань и восточной части заповедника, граничащей со степью. Чаще других встречаются дубняки осоковые, осоково-снытевые и черемухово-снытевые. Первый ярус в них образован старовозрастным (до 150 лет) дубом с небольшой примесью ясеня; во втором ярусе — клен остролистный, липа; в третьем — обычен клен полевой. В подросте встречаются клен остролистный, дуб, ясень, вяз, липа и другие породы, в густом подлеске — лещина, бересклет, черемуха. Почва густо поросла снытью, осокой волосистой, звездчаткой, копытнем, медуницей и другими характерными для дубрав травами.
Наряду с коренными типами растительности — борами, сложными борами и дубравами в заповеднике широко распространены производные дубняки, осинники и березняки на месте сосняков в боровых, суборевых и сложносуборевых условиях и осинники на месте коренных дубрав.
© Лавров Л.С., Семенов В.А., Трегубов В.В. Воронежский заповедник. // Заповедники СССР. Заповедники Европейской части РСФСР. II. - М., Мысль, 1989. с. 164-188
© Стародубцева Е.А. 2004