黑河流域地处西北干旱地区，生态环境明显受水环境制约。影响水环境变化的因素有：大气降水周期性的变化；人为过度使用水资源使地表水流量及地下水补给量减少，导致地下水位下降；以及人为改变天然河道，致使地下水天然流场发生改变等（曹文炳等，2004）。
黑河上游地区的祁连山区，由于降水量随高程增加而增大，降水量从250mm增加到500mm以上，夏季气候凉湿，适合高寒植物生长，在2000m以上的山区植被群落的垂直分带性十分明显，与高程相对应的降水量分布及土、热分布直接控制着山区的植被生态环境，由于地广人稀，受人为因素干扰较小，大部分区域仍保持河源区的原始生态。
黑河中游地区（山前断陷盆地）自东向西降水量逐渐减小，从张掖到酒泉，降水量从129mm降低到85mm，为典型的干旱区。水文地质条件和降水是植被生态环境的主控因素，洪积扇群前缘地下水溢出带地下水埋深浅，土质为亚砂土和亚粘土，水环境条件好，形成了著名的金张掖绿洲，由于近年来地下水开采量增大，地下水位下降，已使张掖市东北部碱滩乡一带的大片盐碱地变为良田。盆地周围较高的低山丘陵和洪积台地因地下水埋深过大，表层缺水，成为只有耐旱植物稀疏分布的荒漠区，区内水环境受降水及人为因素影响，由于张掖、酒泉两市分别在黑河、北大河筑坝将河水引到表层有亚砂土覆盖的洪积台地，渠水所到之处变为新的绿洲。2001年是张掖地区60年一遇的干旱年，洪积台地上耐旱植物因缺水而蛰伏，8～9月间台地上仍披着黄色的凄凉。2002年恰逢丰水年，5月就开始降水，台地上的红沙、白刺、骆驼刺、合头草、木本猪毛菜等耐旱植物的枯枝上抽出新枝，新生幼株明显增多，8～9月间在洪积台地上放眼望去，台面上一片郁郁葱葱，生机盎然。
黑河下游地区属极度干旱区，年降水量仅有40.76mm，进入区内的黑河水量是维系生态系统的惟一水源，生态环境十分脆弱。
据史料记载，黑河下游地区曾是水草丰茂，绿茵遍野，汉朝至元朝一千多年间，哺育了历史上著名的古居延-黑城绿洲文化。1928～1932年，中瑞西北考察队考察时，东居延海、西居延海水域面积分别为35km2 和190km2。到1958年（丰水年），东、西居延海水域面积分别仍有35.5km2、267km2。据《额济纳旗志》记载（1998），20世纪50年代黑河下游河段的额济纳河年径流量为（12～13）×108m3，当时，东、西居延海四周、古日乃湖地区及河两岸林草丰美，微风起时，绿波翻滚，湖中黄鸭、麻鸭、大雁、天鹅等水鸟，春来秋往，鼓翅翱翔，昼夜鸣喧，栖息繁衍；湖中鲫鱼、鲤鱼、鳕鱼肥美可口。至20世纪60～70年代，下泄水量有所减少，但仍保持在10×108m3左右，额济纳绿洲除西居延海因西河堵塞而干涸，引起周围地区生态环境恶化外，其余地区生态环境并无显著变化。
进入20世纪80 年代后，黑河流入水量逐年减少，入水量降至4×108 m3 左右，导致绿洲地下水位下降，多年泉眼和沼泽消失，表层潜水矿化度明显增高，出现乔、灌木大面积死亡，草地严重退化、沙漠化等生态系统严重恶化现象，直接威胁到当地牧民的生存。尤其是1999～2001 年，连续三年狼心山水文站进入额济纳旗的径流量仅有（2.18～3.22）×108 m3 ，来水量严重不足，引起诸多环境问题：一是，流经额济纳旗绿洲的大部分河床长期处于干涸状态，依靠河水及洪水泛滥生存的胡杨、红柳等植物群落出现大片死亡，即使存活的林地中也全是青、壮年株，无幼年株；二是，河床渗漏对潜水补给不足，使地下水位持续缓慢下降，导致许多梭梭、白刺、骆驼刺等灌木枯萎；三是，绿洲区生态环境严重恶化，2001年7～8月，笔者在当地调查时，许多草场几乎见不到绿色，随处可见倒毙的骆驼，牧民生活濒于绝境。
2002年，黑河上、中游地区降水充沛，正义峡径流量达9×108m3以上，5月就有水通过额济纳旗绿洲进入东居延海，凡是有水经过的地方，一片生机盎然，许多枯黄的红柳、白刺等植物枝头抽出新枝，林地中随处可见幼株，尤其在禁牧林地中，幼株密度可达5～10株/m2。8月底笔者离开时，红柳林绽开紫红色花絮，如同花的海洋，林地中的幼株有的已长到0.5～0.8cm高，生态环境得到迅速恢复，使2003年春季北方地区沙尘天气明显减少。