石河子垦区位于典型的西北干旱区，该区干燥少雨、蒸发强烈，仅依靠降水和地表水不能满足农业开发的需求和人们生产生活的需要，所以对地下水的开采日益增多。在开发地下水的过程中，由于不合理的开采方式导致的地下水问题，又引发了一系列的生态环境问题。以往对垦区地下水的研究主要集中在石河子市，且对水位的研究颇多，而对垦区内其他区域、地下水水质以及生态环境效应等的研究较少。本文将研究范围定位在整个石河子垦区，利用Surfer软件、ArcGIS软件，采用克里金插值法、灰色系统关联分析法和反距离加权插值法，对地下水埋深的时空变化、影响因素和矿化度的时空变化展开研究，并分析了水化学类型的空间分布状况，初步讨论了地下水动态变化与垦区生态环境的关系。主要研究成果有：⑴对垦区2008~2012年地下水埋深做时空变化分析可以发现，121团、142团、145团、148团和149团的埋深从2010年开始呈上升趋势，其中142团和145团的埋深增幅较大，接近3.0m，135团和144团埋深无明显的变化规律；从4月到9月，地下水埋深的变化趋势为先减小后增大。以121团为例，用灰色系统关联分析法探讨地下水埋深的影响因素可知，蒸发对地下水的影响最密切，然后分别为降水、地表径流和农田灌溉。⑵根据垦区2008~2012年地下水矿化度的空间分布图可以判断，142团、145团和149团的矿化度较小且变幅也较小，135团、144团的矿化度变幅较大，2010年各地区的矿化度整体较小；从春季到秋季，垦区地下水矿化度经历了先下降再上升的过程；北部地区地下水的化学类型主要为Na-SO4·Cl型、Na·Mg-Cl·SO4型和Na-Cl·SO4型，中部地区主要为Na-SO4·Cl型和Mg-SO4·Cl型。⑶从垦区植被衰退、土壤盐渍化和土地荒漠化的角度，对地下水动态与生态环境之间的关系进行了初步探讨。地下水埋深过大，植被因难以获取水分而退化，进而导致土地沙漠化；地下水埋深太浅，易产生土壤盐渍化，导致植被无法生长。在此基础上，提出了相应对策，为生态环境的改善提供依据。本文的研究结果对于全面掌握垦区地下水动态的变化趋势、制定合理的地下水开采计划和保护地下水资源具有重要意义，也为垦区农业和生态环境的可持续发展提供了理论依据。