油气开发等人类活动引起以古尔班通古特沙漠为核心的准噶尔盆地局部地区环境严重退化，威胁工程安全运营与绿洲生态安全。本研究以新疆北水南调工程沿线经过的古尔班通古特沙漠为侧重点，开展受损生态系统的恢复、重建生态学系统性研究，为工程安全运营和沿线生态恢复与重建提供科学依据。 首先，运用排序与分类的方法解释准噶尔盆地典型地段植物群落的空间分异，探讨荒漠植被分布与环境因子的关系。结果表明，研究区多个环境因子之间存在极显著相关关系，形成以沙漠为中心向四周呈环带状的荒漠景观格局；TWINSPAN分类与DCCA二维排序图结果均表明，在各种环境因子中，相对高度和土壤水分对植物分布影响最重要。 其次，通过2002～2004年的定点连续观测，研究土壤水分空间分布、时间变化特征；土壤水分与环境因子的相关分析，探讨土壤水分时空变异原因。结果表明，自然沙垄土壤水分与相对高度关系最密切；土壤水分与生物结皮、坡向(Cos)呈正相关关系，而与坡度、土壤质地呈负相关关系。人工植被区土壤水分随栽种植物年龄增加而减少；与坡向(Cos)呈显著正相关而与坡度呈显著负相关关系。3～4月土壤水分较高，最大含水层较浅；5～10月土壤水分下降，最大含水层下移；11月～次年2月，表层土壤水分增加较多，而次表层、深层变化不大。降水对土壤水分空间变异影响最显著，空间变异随降水量的增加而降低。土壤水分时间变异随土壤深度增加而减小，而与相对高度、土壤质地、坡向(Cos)基本成正相关；土地利用、植被类型对土壤水分时问变异有重要影响。 再次，在叶片尺度上，利用实验数据分析白梭梭、白皮沙拐枣、梭梭、头状沙拐枣的水分生理生态学特性，同时测算人工植物群落与当地优势植物群落的蒸腾耗水。研究表明，各种植物对干旱胁迫的适应对策差异明显。梭梭、头状沙拐枣人工植物群落年龄增加，土壤水分显著降低，土壤水分亏缺胁迫对头状沙拐枣的影响较梭梭大，梭梭具有更强的耐旱能力。土壤水分胁迫较小时，头状沙拐枣的蒸腾速率高于梭梭；土壤水分胁迫较大时，头状沙拐枣蒸腾速率明显低于梭梭的蒸腾速率。正常降水条件下，土壤可以提供30～35mm的土壤水分供白梭梭群落植物蒸腾需要。2m×1m移栽的2龄、3龄和4龄梭梭与头状沙拐枣群落年均蒸腾耗水分别为24.7mm、89.2mm和39.2mm，超过土壤的稳定供水能力。2m×2m梭梭与头状沙拐枣群落年均蒸腾耗水32.1mm，是比较合理的种植密度与物种配置方式。 最后，基于工程沿线生境与主要植物种生理生态学特性研究，通过试验与示范，提出工程沿线不同生态类型区恢复、重建的目标与措施。