三、广阔的内陆流域
西北地区的河流，除额尔齐斯河属于北冰洋水系（面积约5万平方千米）外，均属于内陆流域。大多数河流发源于周围的山地，向盆地内部汇集，构成向心水系。
西北地区的河流湖泊具有明显的干旱区水文特点：
1．河流分为径流形成区和径流散失区，二者的分界线一般在山口附近。山区降水多，汇流迅速，用水量少，河流从发源地到山口，水量逐渐增加，因而山口以上为径流形成区。河流出山口，进入洪积扇往往成为散流。即使有固定河床，洪水期常形成为泛流。在灌区引水条件下，河水多被引入灌区，散入农田。山口以下平原区降水稀少，不易形成较大的径流补给河流，因此干旱区的河流出山口后，径流量一般都是逐渐减少，最后消失于荒漠中。
2．河流数量多、流程短、水量小。山区降水略多，坡度大，汇流迅速，汇集地表径流成为大小河流，但出山口后径流散失，很难形成大河，因而表现为中小河流多，但流程短，流量小。山口以上的集水面积只有几百平方千米，河流长度只有几十到几百千米。
西北地区的河网分布极不均匀，山区和平原有很大的差异。山地比平原降水多，有较多的冰雪融水，是形成径流的地区，河流的密度较大。低山地带赖暴雨补给的短小山洪沟，使地面切割破碎。山前倾斜平原上的古老绿洲地区，人工河渠把许多条河汊联系起来，河网密度很高。一般河流出山口以后，便不再有支流汇入，水量较小的河流，由于流经戈壁砾石层，经过大量渗漏、蒸发或灌溉引水，河床很快干涸成为盲谷。
广大平原地区，河网非常稀疏，只有少数水量特别丰富的大河在夏季洪水期间能够穿过沙漠地区，例如阿拉善高平原的弱水、疏勒河，准噶尔盆地中的玛纳斯河、奎屯河、乌伦古河、塔里木盆地中的塔里木河、叶尔羌河、和田河、克里雅河、孔雀河、车尔臣河等。平原地区除了这些大河流经的狭窄地带外，基本上都是无河道地区。平原地区的河流经常改道，因而这些河流尾闾湖泊的位置也不固定。
3．西北地区在山麓冲积-洪积扇的下部常有泉流河（卡拉苏）发育。在各个盆地边缘，山地与平原之间大多有宽度不同、水量不等的卡拉苏溢出带。卡拉苏分布最多的地区是在大河流冲积扇的下部。这种水流实际上是河水渗漏到地下以后，在适当的地貌水文地质条件下再度出现的一部分。天山北麓玛纳斯地区的泉流最丰富，形成大泉沟、老龙河等泉流河。和田河、克里雅河下游深切的河槽中，由于得到泉流的补给而增加了流量，伸入到塔克拉玛干内部的一些耕地、牧场，主要是依赖这种泉流的水源供水。
4．随着农垦事业的发展，人工开凿的灌溉河渠在平原地区的河网组成中所占的比重日益增大。例如，喀什地区老绿洲的大小渠道总长度在3万千米以上，平均每平方千米约有2千米长的渠道。河西走廊、天山山麓和昆仑山麓都有比较发达的灌溉系统。农田灌溉面积的扩大，灌溉用水量的增加，影响到河流水文状况的改变。塔里木河水系的渭干河、克孜勒河、叶尔羌河等河流，由于河水大量被引入灌区，这些河流现在已不再或很少注入塔里木河。
5．西北地区的另一重要水文特征是具有众多的内陆湖泊。河川径流和地下水在盆地中低洼处（大多与构造拗陷有关）集水成湖。这些湖泊由于没有出口，蒸发强盛，多数呈咸水湖或盐湖。如准噶尔盆地的乌伦古湖（布伦托海）、玛纳斯湖、艾比湖，塔里木盆地的罗布泊、台特马湖，吐鲁番盆地的艾丁湖，阿拉善高平原的居延海、吉兰泰盐池、雅布赖盐池等。这些湖泊大多是现代积盐中心，湖泊周围往往形成大片光裸的盐滩，或出现各类盐沼泽、盐生草甸和盐漠植被。只有焉耆盆地的博斯腾湖有孔雀河排泄，为淡水湖泊，湖滨芦苇沼泽广布。
这些湖泊的水量、水位，受第四纪气候变化的影响有过较大的变化。第四纪山地冰川融水丰沛时期形成的古湖泊，其范围比现代湖泊的面积广大得多。艾比湖、玛纳斯湖、罗布泊等湖泊，都可见到高耸的古湖岸和分布辽阔的湖泊沉积。例如，艾比湖古湖岸高出现在湖面85米。湖泊位置的迁移也是平原湖积物分布广的原因。玛纳斯湖在近数十年前废弃了其西面的艾兰诺尔，而瀦水成东面的新玛纳斯湖。在50年代，面积达550平方千米，但近年来由于上游引水，湖面已干缩，向沼泽草甸过渡。
四、荒漠性的植被与土壤
（一）荒漠植被
极端干旱的气候和贫瘠多盐的土壤，限制了植物的生长、发育和传布，造成植物种类贫乏，植被结构简单。西北地区全部高等植物约有3900种，只占全国种数的14％，其中大部分只分布在山地上，平地仅占1/5左右，常见的不过数百种而已。
西北地区由于地处中亚、西伯利亚、蒙古、西藏和华北的交汇，为各个植物区系成分的接触、混合和迁徙创造了有利条件。因此，本地区植物区系中的地理成分复杂。构成本地植物区系基础的为本地的亚洲中部成分，还有中亚，古地中海、南哈萨克斯坦-准噶尔成分，它们占有相当大的比重，此外还有北温带、温带亚洲、喜马拉雅、北方和极地成分。
西北地区荒漠植被基本上是由旱生的、叶退化的小乔木、灌木和半灌木构成的。它们以各种不同的生理、生态机制适应干荒漠严酷的生境条件，大部分植物的叶面缩小或退化，而以绿色的嫩枝代行光合作用。叶或嫩枝具有保护组织（角质层、蜡层、茸毛等）和肉质，组织液中的高盐分以维持高渗透压，广布的根系，在极端干热期的休眠或落叶（枝）等，都是为了保护植物水分的收支平衡，适应干旱的环境而具有的特征。然而，由于荒漠植物只能勉强维持这种平衡，用于同化作用的水分极为有限，因此荒漠植物的生物物质的生产与积累过程甚为缓慢，产量很低。相反，荒漠中生长在某些积水低地或有外来水分供应的地区，植物生长茂密，往往表现出很高的生物生产量。
西北地区的荒漠性低山，缺乏水分的平原地区，植被都很稀疏，植物种类简单，植株矮小而且覆盖度很小。
旱生的灌木与小灌木荒漠是西北地区的地带性植被。典型的灌木荒漠分布在山前洪积扇及由小砾石组成的冲积扇上部，大多由叶退化的灌木组成，种类贫乏，主要有麻黄、木霸王、泡泡刺、沙拐枣等。植株高0.4—1米，盖度大多在10％以下。水分条件稍好的地区，灌木高度可达1—1.5米，盖度可达20％。盐化荒漠土上是由白刺属为建群种组成的盐化灌木荒漠。沙地是由沙拐枣、沙蓬为建群种的沙生灌木群落。沙拐枣的水平根系长达10米，靠吸收沙层中的凝结水维持生命。阿拉善高平原为由沙冬青、绵刺、柠条等组成的草原化灌木荒漠。
半灌木荒漠主要分布于砾质戈壁及荒漠性低山，主要由假木贼（Anabasis brevifolia）、猪毛菜（Salsola spp．）、合头草、戈壁藜（Iljinia regelii）、小蓬（Nanophyton erinaceum）、红砂（琵琶柴）组成。这些植物生态相近，生活型相同，群落分布的镶嵌现象十分明显，当地群众称之为“盐柴”。盖度一般在5—30％，植株高度小于50厘米，可做为冬、春或秋季牧场。在地下水位较高的滨湖、河流沿岸及扇缘地带，为由盐穗木（Halostachys belangeriana）、盐爪爪、碱蓬等组成的多汁盐柴类半灌木荒漠。
小乔木荒漠由藜科的梭梭、白梭梭（Haloxylon persicum）组成，植株一般高2—4米，最高的可达5—7米。叶完全退化，由当年生绿色嫩枝行光合作用。白梭梭根系发达，多生长在半固定、固定的沙丘上。其分布范围主要在准噶尔盆地，向东不超过东经90°。
在西北荒漠地区，常见的多年生草类有三芒草、针茅、骆驼刺（Alhagi pseudoalhogi）等。雨后有短命植物（沙苔草、早熟禾等）或夏秋一年生植物（猪毛菜、盐节草、盐生草等）出现。
西北地区乔木树种甚为贫乏。除在绿洲灌溉条件下栽培有青杨、小叶杨、钻天杨、旱柳等几种杨柳科植物外，天生的树种主要有沙枣（Elaeagnus oxycarpa）、榆树和胡杨（Populus diversifolia）等。胡杨分布较广，在河流两岸及冲积平原上常形成林丛，树高7—15米左右。胸径20—30厘米，主干通直，为良好的建筑材料。胡杨林对当地防风固沙起很大作用。