保护区南北宽20.2千米,东西长23.8千米,总面积306.67平方千米,其中核心区面积103.67平方千米,缓冲区面积125.47平方千米,实验区面积77.53平方千米。属温带大陆性气候,年均降水量113毫米,最大年降水量181毫米,最小年降水量94毫米。年均蒸发量2000毫米。年均降雪日140天,积雪深度10~15厘米。保护区内湿地为新疆北部荒漠中面积最大的沼泽湿地。湿地水源主要源于额尔齐斯河、克兰河2条河流。额尔齐斯河由东向西流经保护区,年径流量小于11亿立方米;克兰河自北向南流入保护区后主河道逐渐消失,河水漫流,形成大面积沼泽,河水于克兰奎汉处汇入额尔齐斯河。两条河流均依靠积雪融水及降雨补给,5~6月出现春汛,径流量暴涨;冬季为枯水期,径流量稳定。区内土壤以灌溉棕钙土、灌溉耕作棕钙土为主,成土母质为洪积土和洪积-冲积土,腐殖质含量少。
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