托木尔大峡谷地处暖温带干旱气候区，位于中国新疆天山托木尔峰南坡，是世界自然遗产地“新疆天山”的四个主要组成地之一——托木尔峰组成地的重要部分。前人对托木尔大峡谷这一独立地理单元的科学考察和研究工作，仅零星见于相关一些大型综合考察报告中，重点针对生物资源的深入研究未见文献报道，种子植物区系及其自然植被的专项研究工作仍属空白。托木尔大峡谷现正在规划建设成为重点旅游风景区和国家级地质公园。为了探明托木尔大峡谷范围内的野生种子植物种类、分布、区系组成和地理成分，掌握托木尔大峡谷的自然植被类型、群落组成及分布特点，给大峡谷旅游景区的自然资源保护、未来发展建设和可持续管理提供科学依据，于2011年4月至2013年8月，采用全面踏勘法、典型样地法和样带法对托木尔大峡谷进行了8次植物多样性和植被类型详查。主要研究结果如下：托木尔大峡谷共有野生种子植物35科102属131种（变种）。植物寡种科占绝对优势，单种科位居其二；超过10种的较大科仅有4科，占总科数的11.43％，所含属、种数分别占本区总属、种数的50.00％和53.43％；科的地理区系成分以温带成分（热带至温带、亚热带至温带、温带）为主（18科，51.43％）。植物属均为单种属或寡种属，其中单种属占绝对优势；在属的分布类型中，以北温带分布类型及其变型为主，其次是旧世界温带分布类型及其变型，地中海、西至中亚分布类型及其变型位居第三，热带成分极其微弱。珍稀濒危植物共20种，比例较高。托木尔大峡谷纵跨托木尔峰南坡暖温带荒漠带和温带荒漠草原带两个自然垂直带，自然植被可划分为3个植被型、6个植被亚型、13个群系和37个群丛。植被型包括落叶阔叶灌丛、草原和荒漠。其中荒漠是该区域分布面积最大的植被型，占大峡谷总面积的53.04%；其中又以半灌木、小半灌木荒漠（植被亚型）分布面积比例最大（46.89%），结构也最为多样；琵琶柴半灌木群系（Form. Reaumuria soongorica）是托木尔大峡谷分布最广的群系，其次是沙生针茅荒漠草原群系（Form. Stipa glareosa）和山地落叶阔叶灌丛粗毛锦鸡儿群系（Form. Caragana dasyphylla）。