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乾隆二十二年至同治三年（1757—1864），天山北麓的区域开发与管理政策是延续一致的，探讨区域开发与管理政策的内容，是认识这一时段人类对天山北麓环境认知与利用的第一步，也是了解人类如何影响环境的一个层面。
乾隆二十年（1755）六月，清军在半年时间内消灭了准噶尔汗国政权后，并没有打算把准噶尔地区置于政府的直接控制之下，而是按照“众建以分其势”的既定政策，分封噶勒藏多尔济为绰罗斯汗，阿睦尔撒纳为辉特汗，车凌为杜尔伯特汗，班珠尔为和硕特汗，令其各辖所属，“如喀尔喀内扎萨克一体办理，自不以内地法度相绳”
。清廷的平准大军在完成任务后陆续撤回，仅留定北将军班底和参赞大臣鄂容安带领500名士兵驻伊犁处理善后事宜，准备在一切安排妥当以后撤回。但是，两路大军刚刚回师，辉特部台吉阿睦尔撒纳不满清廷的分封，“必欲为四部总台吉，专制西域”，起兵反抗，各部上层“喇嘛、宰桑劫掠军台，蜂起应之”。
乾隆二十一年（1756）二月，清军再次兵分两路进攻准噶尔。清军经过艰苦的战争，最后于乾隆二十四年（1759）才重新控制整个天山以北地区。在对准噶尔的战争中，清政府逐渐得出结论，认为“厄鲁特人皆不可德怀”
，并且对准噶尔各部落“反复狡诈，饰词投顺，旋即生变”
，截杀抢掠清军的行为十分恼火。乾隆帝指示兆惠在从伊犁撤回巴里坤途经天山北麓一带时，对于“沿途遇背叛贼人，悉行剿灭”
。“厄鲁特人等反复无常，实为覆载所不容，至达什车凌与哈萨克锡喇尼玛等同谋叛逆，尤为罪不容逭，其属人必应全行剿灭，不得留余孽。”
再加上准噶尔地区痘疫流行，致使原来居于天山以北的卫拉特蒙古人非亡即散，损失殆尽。“先痘死者十之四，继窜入俄罗斯、哈萨克者十之二，卒歼于大兵者十之三。”
天山北麓原本就地旷人稀，经济基础薄弱，在历经战乱之后，更是耕牧俱废，“千里空虚，渺无人烟”
。
面对准噶尔地区的凋零景象，为了保证该地区的稳定，防止叛乱再次发生，也为了防止哈萨克人和布鲁特人（今柯尔克孜族）进入相对空旷的天山以北地区，清政府决定在该地区以北地设重兵防守，进行直接控制。驻以重兵，必须接济粮饷，此时新疆地区生产力落后，加上连年战乱，经济凋敝，无力供给；而自中原转输，路途遥远，又非可行之计。在这种背景下，只有就地兴屯，生产自给，才是解决驻军粮饷的最好办法。
早在康熙年间对准噶尔的战争中，军粮供应的问题就提上了议事日程，康熙帝不由得感叹“朕经历军务年久，且曾亲统大兵，出塞征讨，凡行兵机务，靡不周知，今欲用大兵，兵非不敷，但虑路远，运饷艰难”
。康熙五十四年（1715）开始在西北议论屯田事宜，天山北麓的巴里坤成为新疆最早试行屯田的地点之一。康熙、雍正年间，巴里坤屯田随着清、准双方关系的战、和而兴废。
乾隆二十年至乾隆二十四年（1755—1759）的初始阶段，兴办兵屯主要是为了接济前线作战士兵的口粮。乾隆二十一年（1756），陕甘总督黄廷桂亦上奏说：“口外各营兵粮，最关紧要，而新疆距内地较远，需费用实繁，惟有相度形势，将设屯田之处次第举行，庶兵与食俱足，而于国帑亦不致糜费。”
随后，为了供应驻防新疆的士兵以及当时还在南疆一带作战的士兵，清廷开始具体讨论屯田耕种的问题。并且，乾隆还以巴里坤为例，分析就地筹措与长途转运的利弊得失，强调屯垦养边的重要性。他指出，巴里坤距哈密200余里，距肃州2300—2400里，如果自肃州运粮至哈密，再转运至巴里坤军营，每粮一石，即需脚费十两有零，仅防守官兵月支口粮一项，一年累计粮价运脚“即共至十万余两”，“每岁经费，实属浩繁”，如果能利用当地水土条件广为垦种，“多收一石粮食，即省一点挽运，是屯田之议似应亟为举行”。
在这种提议下，清政府开始部署新疆士兵屯田事宜。主要在哈密的塔勒纳沁、蔡巴什湖，吐鲁番的辟展、哈喇和卓、托克三，喀喇沙尔、巴里坤，乌鲁木齐一带开展兵屯，而为了供应后期在南疆作战的士兵，兵屯的重点又设在哈密、吐鲁番、喀喇沙尔等地区。
乾隆二十三年（1758）十月，辟展、哈喇和卓、托克三、喀喇沙尔、乌鲁木齐五处屯兵地亩获得大丰收，收获的粮石除留籽种一千五百二十石外，“余谷三万五千八百二十六石，碾米一万七千九百十三石，共敷官兵跟役九千一百九十人七月口粮”
。乾隆帝大受鼓舞，积极扩大兵屯面积，派员到巴里坤至乌鲁木齐一带查勘可耕之地。乾隆二十三年（1758），天山北麓呈现出一派繁忙的屯垦开发的景象。有近万名绿旗兵丁前往木垒、乌鲁木齐、昌吉一带屯田，筹措农器、籽种，伐木造屋等。“派兵丁七千名，调赴乌鲁木齐等处……令兵丁就近伐木造屋。”
从此，天山北麓进入了大规模土地开发的阶段。
乾隆二十三年，在第二次平准战争将近结束时，乾隆帝意识到士兵在驻防地屯田的重要性，“看来厄鲁特既除，则回部亦易于平定，惟明岁驻兵屯田最为紧要”
。同年四月，军机大臣们建议：“由巴里坤以西伊勒巴尔和硕等七处，以次建堡屯田，派兵驻扎，各以就近余粮陆续办理，直达伊犁。……由近及远，以次经理”，建议得到了乾隆皇帝的赞同。
十月，黄廷桂上疏，“窃查大兵擒剿回部，指日功成。伊犁久属内地，自应亟筹屯垦，以裕边储，以垂永久”
。
在平定西域，统一整个新疆之后，清廷逐步确定和完善了“屯垦开发，以边养边”的经营方针。乾隆二十五年（1760）三月，乾隆帝在上谕中指示筹办设官屯田的陕甘总督杨应琚说：“新疆自应次第经理，不可懈驰，亦无庸急遽，惟各就本地情形，因利乘便，随时酌办，以规久远之计。若又大费内地财力，以为设官屯田之用，殊属无谓。”
同年十月，乾隆帝再次传谕舒赫德、阿桂等人：“总之，办理边疆事宜，不可糜费内地财力，即伊犁驻兵后，亦只可食彼处所获之粮，无须拨运，只解送银两，方为长久之计。”
至此，以供应驻防士兵口粮为主要目的，采取自巴里坤至伊犁，由远及近，次第办理为主要策略的“屯垦开发，以边养边”的经营方针终于确立了。
天山北麓地区具备进行屯田耕种的优越自然条件，又具有无以替代的战略地位，需要重兵驻扎，从而使得这里成为新疆“屯垦开发，以边养边”经营方针实施的重点地区。
首先，天山北麓的自然条件提供了发展屯田的基础。天山北麓处于中温带，平均无霜期可以达135—150天左右。天山北麓河、泉众多，为干旱区农业发展保证了最重要的水源，同时也有河水、洪水从天山上携带下来大量的物质，沉积而形成山前洪、冲积扇，为农业的发展提供了优良的土壤基础。虽然，在准噶尔汗国时期，天山北麓地区主要是游牧经济，但是在清人眼中，天山北麓是可资耕种的，文献中多有这样的记载：“瓜州、乌鲁木齐俱可屯田驻兵”
；“查自巴里坤至济尔玛台、济木萨、乌鲁木齐、罗克伦、玛纳斯、安集海、晶等处俱有地亩可资耕种”
；“乌鲁木齐一带地土饶沃，水泉充裕”
；“昌吉等处堪种地亩”
。
其次，经过战争之后，天山北麓一带原居卫拉特蒙古人非死即散，这里“千里空虚，渺无人烟”
的情况又为屯田开发提供了大量的土地资源。虽然乾隆二十年到乾隆二十四年（1755—1759），新疆地区兵屯的重点是在生产条件优越的哈密和吐鲁番等传统农业区，但是，这两块绿洲面积有限，原土著居民维吾尔族本身就是从事农业耕种的民族，可以供士兵开垦的土地并不是很多。乾隆二十三年（1758）五月，陕甘总督黄廷桂上奏：“吐鲁番以东，俱有回民耕种，回民之外又派兵一千四百名，尽力开垦，已无余地，吐鲁番以西，乌鲁木齐、托克三、哈喇沙尔等处俱无回民，河大水宽，土地亦广”
，由此可见，吐鲁番以东地亩紧张的情形与吐鲁番以西的地广水丰形成鲜明的对比。乾隆二十四年（1759）底，统一西域的战争结束后，就裁撤了吐鲁番、哈密等地的大部分屯田士兵，仅留少数士兵驻防在军事要地，“从前进剿回部，辟展等处俱系冲要之地，故屯田以资口粮，今军务告竣，屯田兵节次奉旨发往伊犁，并遣归原营……将从前原垦地亩，酌留给兵丁耕种，余俱赏本处回人。”
最后，随着清朝对新疆版图控制范围的扩大，天山北麓地理位置的优越性逐渐显露出来，最终决定了这里成为屯田开发的重点地区。天山北麓地区战略位置十分重要，它东以清朝稳定控制的甘肃地区为依托，西连准噶尔汗国的统治基地，后又为清廷伊犁将军驻扎地——伊犁地区；向南穿过连接天山南北的几个自然通道可以有效地控制南疆地区；向北连接额尔齐斯河沿岸及塔尔巴哈台等地方，十分便捷。
乾隆二十三年（1758），军机大臣们在规划天山北麓一带的屯田时，就考虑到了乌鲁木齐东接巴里坤，西连伊犁的重要地位，因此建议：“由巴里坤以西伊勒巴尔和硕等七处，依次建堡屯田，直达伊犁。……由近及远，以次经理”，建议得到了乾隆皇帝的赞同。
统一新疆之后，天山北麓的乌鲁木齐一带屯田驻兵的重要性就更加突出了，安西提督刘顺在议论新疆驻兵时就提到：对于驻防士兵的口粮来说“辟展、乌鲁木齐等处收获粮石足用”，而且“巴里坤以外，西至伊犁，西南至叶尔羌等回部，幅员广衍，而辟展、乌鲁木齐一带地土饶沃，水泉充裕”，因此提议驻兵的重点向乌鲁木齐偏重，“其各营官兵即移驻乌鲁木齐或辟展等处，于岁收屯粮内就近支给，既可省挽运之劳，而于新疆适中之地，控制更为得宜”
。
综上所述，乾隆二十三年至乾隆二十五年（1758—1760）间，在屯田实践的基础上，逐步制定和完善了“屯垦开发，以边养边”的经营方针。在天山北麓地区，“屯垦开发，以边养边”经营方针的实施也经过了比较认真的规划，是由东向西，从巴里坤地区到奇台、乌鲁木齐、昌吉等地区逐步开展的。天山北麓地区以其优越的自然条件和土地资源，以及无可替代的战略地位，最终成为清代中期新疆屯田的重点区域。在“屯垦开发，以边养边”经营方针的政策指导下，天山北麓地区迎来了土地开发的高潮。
在乾隆二十三年大举兵屯的同时，一场大规模的移民垦殖的活动也开始进行。对于此次移民实边而言，在统一新疆的前提下，中原人口增长的压力是向新疆移民实边政策形成的客观原因，而新疆地区兵屯的发展为移民实边政策的实施提供了一个契机，甘肃省自然灾害的发生推动了移民实边进入高潮期。
其一，中原人口增长的压力是向新疆地区移民实边政策形成的客观因素。有清一代，人口持续增长，到乾隆五十五年（1790），人口总数超过三亿，人地矛盾成为突出的社会问题，“人增其十而田增其五”。西域新辟的广大疆土为缓解人口压力提供了可能。乾隆二十五年（1760），清政府统一西域之后，乾隆帝在上谕中指出：“朕规划此事，更有深意，国家生齿繁庶，即自乾隆元年至今二十五年间，滋生民数岁不下亿万，而提封止有此数，余利颇艰。且古北口外一带，往代皆号岩疆，不敢尺寸逾越。我朝四十八部子弟臣仆视同一家，沿边内地民人前往种植，成家室而长子孙，其利甚溥。设从而禁之，是厉民矣。今乌鲁木齐、辟展各处知屯政方兴，客民已源源前往贸易，茆檐土锉，各成聚落，将来阡陌日增，树艺日广，则甘肃等处无业贫民前赴营生耕作，汙莱辟而就食多，于国家牧民本图，大有裨益”
，并且预言了人口必然会自动向新疆地区流动，“西垂平定，疆宇式廓，辟展、乌鲁木齐等处在在屯田，而客民之力作、贸易于彼者日渐加增，将来地利愈开，各省之人，将不招自集，其于惠养生民，甚为有益。”
由此可以看出，民人向边疆一带迁移，不但有利于发展当地农业经济，而且可以缓解中原人口压力，对全国社会经济的稳定和发展乃至社会政治局面的安定，都具有积极的意义，实为一举两得之事，所以，清政府不但不加禁止，反而表现出期待并鼓励民人向新疆地区迁移的倾向。
其二，天山北麓兵屯的发展，为移民实边政策的制定和实施提供了契机。早在乾隆二十四年（1759）八月，范时绶结合查看乌鲁木齐时的见闻，就已经进一步提出广开屯垦、移民实边的设想，他在指出天山北麓一带“地多肥壮，水亦充足，雨露霜雪俱有”的农业生产条件后，谈到“查甘、凉、肃系御边要地，安驻重兵，饷多粮少，全资邻省协济。续后安西、哈密、巴里坤添兵增饷，屯卫入不抵出，亦赖内地协拨，岁岁增添，均关国用，今新辟疆土，似急宜招民开垦纳粮，以抵岁需兵饷，方不致再亏帑项。……为一劳永逸之举，俾兵无冗食，边疆永定”
。
但是由于当时平定西域的战争还未完全结束，兵屯也只是刚刚开始，还没有见到真正的成效。自乾隆二十三年（1758）开始在天山北麓大兴兵屯之后，屯田面积和粮食产量都发展得很快，加上乾隆二十四年（1759）底平定西域的战争结束后，大量裁撤兵员，乌鲁木齐一带的粮食生产显得过剩。乾隆二十六年（1761），钦差副都统安泰奏报，乌鲁木齐周围五处屯田，有屯田兵3000人，生产的粮食已经足供给当地驻兵的口粮，而且还有大量的盈余，“乌鲁木齐现在屯田五处所，收谷石甚属充裕，折给官兵愿领者少”，他因此提出裁撤屯田兵丁的数量的问题，建议仅保留1000名士兵从事屯田生产就足够供应驻兵口粮了。
军机大臣对此事进行讨论后，同意了安泰的建议，但是，考虑到“仅以一千兵屯田，则已经垦熟地亩，致使荒芜，亦属可惜”，因此提议将换防兵改为驻防兵，允许兵丁携带家口前来乌鲁木齐一带耕种多余的已开垦土地，同时也提议搬迁无业游民前来垦种地亩，“或募内地流民迁往，给地耕种，则生计益裕，谷石亦可变通……无业流民，将屯种不尽之田，拨给作产，闲地任其垦种”，并且按照乾隆帝的安排，令陕甘总督杨应琚具体办理招募流民前往新疆垦种的事宜，令安泰具体考察办理搬迁兵丁家眷的具体操作办法，这些建议和安排得到了乾隆帝的赞同。
乾隆二十六年九月，杨应琚就在甘肃省的安西、肃州、高台等地招募到无业贫民200户，660多人情愿迁往乌鲁木齐一带耕种地亩
，“给以车辆、口食、衣物等，派员料理起程”
。随即制定了安插民人的规章制度：“俟送到时酌给地亩，其口粮、籽种、器具均须借给，至起盖房屋，亦请官借银两，令其自营工作，官为查核，照水田之例，六年升科，其借给官项，分年陆续扣还”，详细安排了到边疆屯垦的民户的居住和生产等各项活动。乾隆二十七年（1762）春，迁移的民户陆续到达乌鲁木齐一带的屯垦地点，随即开始屯田耕种。从乾隆二十六年底到乾隆二十九年（1764）初，共从甘肃安西、肃州一带搬迁民户660余户，1400多口到乌鲁木齐一带屯田，拉开了移民屯垦实边的序幕。
其三，自然灾害是推动人口向边疆流动的一个重要因素，带来天山北麓地区移民屯垦实边的高潮。与新疆相邻的甘肃省山多土少，素称“土瘠民贫”，农业生产条件较差，“时告偏灾”，旱灾尤为普遍，甘肃省中部流传着“三年两头旱、三年一小旱”的说法。连年的旱灾往往带来大规模的饥荒。
根据袁林的统计，乾隆二十七年至四十五年间，即1762—1780年，甘宁青地区进入了一个旱灾频发期，19年间出现大旱15次，甘肃各地饥民载道，“时灾黎鬻妻子，道馑相望”
。乾隆二十九年（1764），甘肃大部分地区遭受旱灾的影响，夏粮颗粒无收，秋粮收获也很有限，民生拮据，乾隆帝下令对甘肃省十八个受灾州、县、厅“所有本年应征地丁钱粮，概予蠲免”
，并且筹划迁移饥民到近年来屡获丰收、旱涝保收的乌鲁木齐一带就食，“年来新疆屯政屡丰，如乌鲁木齐等处粮储甚为饶裕，且其地泉甘土沃，并无旱潦之虞，如令该省接壤居民，量其道里远近，迁移新屯各处，则腹地资生既广，而边陲旷土愈开，实为一举两得”，并令陕甘总督杨应琚详细筹划此事，杨应琚很快就在甘州、肃州、安西等处一次招募到贫民400余户，1500余口，送往乌鲁木齐一带，并且报告说：“河西一带附近新疆之安西、肃州、甘、凉等处，大概招募一二千户，可以不劳而集。”
此次一次征募的民人比此前三年招募的人都多。随后，应募前往天山北麓巴里坤、乌鲁木齐一带的民人不断增加。
乾隆三十九年至乾隆四十三年（1774—1778），甘宁青地区又是连年大面积遭受旱灾，灾民遍布于野。此时，乾隆帝又忧心忡忡地提到从甘肃地区向新疆移民的问题。甘肃各地又遭旱灾，“被灾二十九州、县”，“又据奏筹办贫民出口垦种一事，尚未能得要领，因思易与乐成，难与图始，本属常情，总须令其自知新疆一带有自然美利，到彼耕作，即可共享丰饶，如山东百姓之趋赴口外，虽禁之不止，方为妥善，若如所咨行新疆大臣，查明地亩若干，可以安插穷民若干，详细咨覆，一面设防晓谕，再行陆续送往，小民见系官办，尚似驱令遽移，即一时勉强相从，仍不能冀其源源乐赴，此时筹办之始，止可询问贫民，有愿赴新疆垦种，而力量不给者，官为资送，不露强迫情形，向后愿往者多，可不烦资助，方为经久良法”
。
根据王希隆、徐伯夫、张羽新、华立等人对乾嘉时期新疆移民的统计来看
，在自然灾害的影响下，到乾隆三十年（1765）前后，由中原向天山北麓的移民开始进入了一个高潮时期。最近的研究显示，与河西走廊地区发生的三年干旱事件相对应，在旱灾发生后的1—2年，出现了乾隆二十九年至三十年（1764—1766）、乾隆三十七年至三十八年（1772—1773）、乾隆四十二年至四十五年（1777—1780）的三次移民高潮。
乾隆二十五年（1760），清政府平定了准噶尔阿睦尔撒纳的降而复叛，以及南疆大小和卓的叛乱后，乾隆帝意识到必须在新疆驻军管理，才能牢固控制新疆。乾隆二十七年（1762），清政府在新疆正式设立军府，任命明瑞为第一任总统伊犁等处将军（简称伊犁将军），驻节伊犁惠远城。《清高宗实录》记载的上谕云：“伊犁为新疆都会，现在驻兵屯田，自应设立将军，总管军务。昨已简用明瑞往膺其任，著授为总管伊犁等处将军，所有敕印旗牌，该部照例颁给。”
伊犁将军的职掌为：“奉旨设立（伊犁）将军，一切管辖地方，调遣官兵，自应酌定成规。臣等谨议，凡乌鲁木齐、巴里坤所有满洲、索伦、察哈尔、绿旗官兵，应听将军总统调遣；至各回部，与伊犁相同，自叶尔羌、喀什噶尔至哈密等处驻扎官兵，一归将军兼管，其他地方事务，仍令各处驻扎大臣照旧办理”
；“总统伊犁等处将军一员……节制南北两路，统辖外夷部落，操阅营伍，广辟屯田”
，根据以上规定，伊犁将军即为清政府在新疆的最高军事、行政长官，受权代表清朝中央政府总揽全疆各项军政事务。
伊犁将军之下，设都统、参赞大臣、办事大臣、领队大臣等职，分别驻扎在天山南北各城，管理当地军政事务，其各级军政机构的建置层次见表2-1。
表2-1 伊犁将军统辖职官
在军府制之下，乌鲁木齐地方于乾隆二十九年（1764）设提督，驻迪化，管辖乌鲁木齐、喀喇巴尔噶逊（今达坂城）、巴里坤、玛纳斯、库尔喀喇乌苏等地绿营官兵的驻防和屯田事务。乾隆三十六年（1771），设参赞大臣、理事、通判。乾隆三十八年（1773），改乌鲁木齐参赞大臣为乌鲁木齐都统，“嗣后作为乌鲁木齐都统缺，仍属伊犁将军节制，听其调遣，所有应办之事，一面奏闻，一面知会伊犁将军”
，下辖乌鲁木齐本地领队大臣、古城领队大臣、巴里坤领队大臣、哈密办事大臣、吐鲁番领队大臣、库尔喀喇乌苏领队大臣等，兼辖镇迪道。
在新疆的军府制度之下，地方民政实行因地制宜的行政管理体制，建立了三种不同的地方民政管理制度，即札萨克制、州县制、伯克制。新疆社会制度呈现出一种多元格局。
札萨克制度是清政府在漠南、漠北蒙古各部中广泛实行的行政管理体制。札萨克可以世袭，对所辖本部事务有较充分的自主权，但必须经过清政府的任命，并服从理藩院的管理。这种体制适合于游牧部落的社会特点，因此，在清政府控制了新疆地区以后，就在以游牧为主的卫拉特蒙古和哈萨克等部落中实行札萨克制度。同时，由于哈密王和吐鲁番王在清进军新疆的过程中建立了军功，哈密回王额贝都拉在康熙三十六年（1697）就被封为札萨克一等达尔汗，并编入旗队
；吐鲁番回王额敏和卓在雍正十年（1732）被封为札萨克辅国公，编入旗队
。因此，属于农业地区的哈密、吐鲁番地区也实行札萨克制度。
伯克制度是新疆南部地区固有的政治制度。伯克一词的维吾尔语含义为“首领”，即地方首领。南疆地区的伯克原来为世袭，为了加强中央集权，清政府改变了伯克世袭制度，由朝廷任免升调，并且颁定伯克的等级。除了蒙古人游牧的裕勒都斯草原地区外，南疆地区大小城镇皆实行伯克管理体制。
州县制度主要实行于新疆东部、天山北麓移民较多的地区。由于清、准战争的破坏，乾隆统一新疆以后，自然条件本来较为优越的天山北麓一带成为人烟稀少的地带，为新的制度的建立提供了可能性。在清政府“屯垦开发、以边养边”政策及“移民实边”政策的引导下，中原民人陆续迁往天山北麓的乌鲁木齐、巴里坤一带，为管理上的方便，陆续设立文员管理这些民人，以后逐渐完善。到乾隆三十八年（1773），天山北麓逐步建立府州县行政管理体制。这里需要说明的一点是，清代此时所指巴里坤、乌鲁木齐不是一个行政概念，而是一个泛指的地域概念，大致指今天东起伊吾县，西至沙湾县的天山北麓地区。
清代地方行政区划，以省为第一级，府、直隶厅、直隶州为第二级，隶属于府的散厅、散州和隶属于府、直隶州、直隶厅的县为第三级。府置知府、州置知州、县置知县，称为“正印官”，对整个州县行政负全责。此外，针对地区特点还设有一些负责独特政务的州同、州判、县丞、主簿等佐贰官。
天山北麓行政管理的设置随着人口的逐渐增加而逐步完善。统一之初，天山北麓人口稀少，行政体制简单，仅仅派驻同知、通判、巡检等辅佐性的佐贰官管理，隶属于安西府之下“管理粮饷，兼办地方事务”
。之后，随着人口的逐渐增加，行政建置逐渐升格，到乾隆三十八年（1773），天山北麓的州县体制大体完备，兹详述如下。
乾隆二十一年（1756），很多准噶尔厄鲁特人逃到巴里坤地区要求保护，“厄鲁特等人生计甚艰，所有前赴巴里坤人等，请酌给口粮赡养，俟明春给予籽种，令赴廋集、额卜齐布拉克等处及巴里坤淖尔附近地方种地，秋收后仍令各回游牧”
。由于管理这些厄鲁特人的需要，陕甘总督黄廷桂提出在巴里坤设立同知的建议，“黄廷桂奏言，查巴里坤地最紧要，现在兵民混杂，明年又派满洲兵丁驻扎，请设立理事同知一员，专管旗民事务……上从之”
。黄廷桂的建议得到了乾隆皇帝的首肯，即于当年十月，设立巴里坤同知。这是天山北麓最早设立的行政官员。
由于清政府很早就控制了哈密、巴里坤地区，在乾隆二十四年（1759）统一新疆以后，哈密、巴里坤已然成为清政府观念中的“内地”，“哈密、巴里坤已成内地”
，与甘肃一带无异。乌鲁木齐一带则被视为附近内地之处，其行政管理方式也自应与新疆其他地方不同，“至附近内地等处，如乌鲁木齐以至昌吉、罗克伦，一切管辖地方收支钱粮，自应添设文职”
。次年，在乌鲁木齐“仿哈密、巴里坤之例”，设立道员，总办各屯粮饷；同时添设同知一员，管理地方，监放兵饷；通判一员，收支粮储；仓大吏一员；在昌吉和罗克伦两处设立巡检。
十月，定巴里坤、哈密为直隶厅，“巴里坤同知、哈密通判均管理地方”，其职责明确规定为“管理地方”，有关事宜“均照内地办理”。
此后，随着人口的增加，地方建置逐渐升格。
乾隆二十六年（1761）开始，清政府从河西、陇东各府、州、县招募无业贫民，官费资送至乌鲁木齐、巴里坤等地进行安插。随着屯兵和移民的增加，乾隆二十七年，在昌吉设管粮通判
，次年将罗克伦巡检移驻特纳尔格（今阜康），归乌鲁木齐同知管辖，昌吉巡检移驻呼图壁，归昌吉宁边通判管辖
。乾隆三十三年（1768），设立绥来县丞；特纳格尔，改设县丞。
乾隆三十七年（1772），奇台设立粮饷通判
，在东吉尔玛台设立管粮巡检
。
随着民户的陆续增加，设立州县的条件逐渐成熟。从乾隆二十六年到乾隆三十八年（1761—1773），从中原迁往巴里坤、乌鲁木齐一带的民人达到4170户，共计2万余口
，天山北麓一带“民人等移居以来，伐木采煤，养育鸡豚，竟成村落，与内地无异”
，巴里坤地区“居民稠密，闾井殷繁……实为边陲一大都会也”
。乾隆三十八年（1773），改巴里坤直隶厅为镇西府，设知府，附府设立宜禾县，同时，奇台通判隶属镇西府；改乌鲁木齐同知为迪化直隶州，改宁边通判为昌吉县，特纳格尔县丞改为州判，均隶属于迪化直隶州。
镇西府与迪化直隶州属于甘肃省统辖。至此，天山北麓地区初步建立了州县体制。
乾隆四十一年（1776），改奇台通判为知县，设立奇台县，东济尔玛台巡检移驻古城，均隶属于镇西府；特纳格尔州判改为知县，设立阜康县；济木萨巡检改为县丞，均隶属于迪化州；又于迪化旧城添设巡检一员，管理鼠窃等。
同年，巴里坤粮务道移驻乌鲁木齐巩宁城，全称“分巡镇迪粮务兵备道”，管理镇西府和迪化州的官员及相关事务。
乾隆四十四年（1779），设立绥来县，隶属于迪化州。
至此，天山北麓的州县制初步完善：在甘肃布政司下设立一府一直隶州，镇西府直接管辖宜禾县和奇台县，同时还署理伊犁同知、吐鲁番同知、乌鲁木齐通判、哈密通判、辟展巡检、呼图壁巡检、哈密巡检、惠宁城巡检、惠远城巡检、吐鲁番巡检、古城巡检等事宜；迪化直隶州下辖昌吉、阜康、绥来三县，同时署理济木萨县丞。
至此，清代中期，天山北麓的行政区划格局基本设定，以后很少变动。只是在咸丰七年（1857），降镇西府为镇西厅，设同知，划奇台县入迪化州。
天山北麓的行政管理上还有一个独特的地方需要指出，即属于军事建置的乌鲁木齐都统同时兼管地方民政事务。乾隆三十八年（1773），由于乌鲁木齐一带距伊犁较远，事务繁多，伊犁将军无暇兼顾，改参赞大臣为乌鲁木齐都统，“从前因乌鲁木齐驻防满洲、绿营兵丁，曾放参赞大臣管辖，俱听伊犁将军调遣，今乌鲁木齐所属地方宽阔，而距伊犁遥远，兵民辐辏，应办事件甚繁，将参赞大臣一缺改为都统一员，于管辖兵丁、办理诸事尤为有益，而于体制亦属相符。索诺木策凌在乌鲁木齐办事以来，尚属尽心妥协，竭力奋勉，即著补授乌鲁木齐都统。嗣后作为乌鲁木齐都统缺，仍属伊犁将军节制，听其调遣，所有应办之事，一面奏闻，一面知会伊犁将军”
。乌鲁木齐都统在设立之初被赋予了很大的权力，即有关地方的军政事务，可以直接上朝廷具奏，同时知会伊犁将军。乾隆四十年（1775），乌鲁木齐都统被赋予管理地方行政事务的权力。《三州辑略》卷二《官制门》记载：“乾隆四十年，军机处议覆都统索诺木策凌具奏乌鲁木齐所属地方命、盗、钱、谷一切案件，由该道转呈都统办理，其巴里坤地方一切事件向由该道径报总督办理。查该处距兰州省城四千余里，鞭长莫及，难免贻误，且现在巴里坤、古城、吐鲁番满营事务俱属乌鲁木齐都统总理，应将巴里坤、奇台、古城地方事务全归乌鲁木齐都统办理。”因此，乌鲁木齐都统成为管理乌鲁木齐一带地方军政事务的最高官员，“统辖满汉文武官员，督理八旗、绿营军务，办理地方刑钱事件”
。
镇西府。乾隆三十八年（1773）设置，以巴尔库勒城（又名镇西城）为府治。下辖宜禾、奇台两县，管辖天山北麓东起今伊吾县东界，西至干沟接阜康市东界的范围。宜禾县，为镇西府的附郭县，乾隆三十八年设立，辖境南界天山，北至北山，东包括今天的伊吾县，西至今天木垒县的噶顺沟地方与奇台县分界。奇台县，县治靖宁城，乾隆二十四年（1759）设奇台堡，三十七年（1772）设粮饷通判，四十一年（1776）裁撤通判，改设知县，置奇台县，管理古城满营理事事务。
其辖境南界天山，北至沙漠，东与宜禾县为邻，西到干沟，与迪化州的阜康县分界。其境内重要的据点有木垒、古城、吉布库等。
迪化直隶州。乾隆三十八年设立，州治迪化城，管辖天山北麓东起阜康县东界之干沟，西至今安集海地方，下辖阜康、昌吉、绥来三县。另外，设济木萨县丞（驻恺安城）、古城巡检（驻古城）、呼图壁巡检（驻景化城）。迪化州属直接管辖的范围是南界天山，北至沙漠，东北至甘泉铺与阜康县相接，西至头屯河与昌吉县为邻，今达坂城地方也属于迪化州直属。
阜康县，旧名特纳格尔，原为准噶尔图古特部游牧地，乾隆二十八年（1763）建立阜康堡，乾隆四十一年升为县制，治阜康城。其县辖境南界天山，北至戈壁沙漠，东至得勒呼苏台与镇西府奇台县为邻，西至甘泉铺与迪化州直属地区为界。
昌吉县，乾隆二十七年（1762）修建宁边城，乾隆三十八年设置昌吉县，驻宁边城。其辖境，南界天山，北至沙漠，东以头屯河与迪化州直属地区为界，西至呼图壁河与绥来县分界。
绥来县，旧名玛纳斯，为准噶尔呼拉玛部落游牧地，纳木齐之昂吉。乾隆二十八年（1763）修建绥来堡。乾隆四十一年（1776）年设县丞，驻康吉城。其辖境南界天山，北至沙漠，东以呼图壁河与昌吉县分界，西至安济哈雅（今安集海）与库尔喀喇乌苏分界。
由以上的论述可见，清代中期天山北麓的县级行政区划表现出几个特征：其一，东部稀少，西部稠密：占区域总面积一半以上的东部地区仅有宜禾县、奇台县两个县级区划，而西部地区有四个县级区划。这主要是由于天山北麓水土资源分布的区域差异造成的，由第一章第一节的论述可知，西部地区水土资源较东部地区丰富。其二，基本上以河流水系的分布作为县级行政区划的基础，即每个县域范围内至少包括一条大河流。这一点在西部地区的县级区划中表现十分明显，如迪化州州属主要包括乌鲁木齐河流域、昌吉县主要包括三屯河与呼图壁河、绥来县则主要包括玛纳斯河水系，这深刻反映出当时人类活动及人口分布以水资源为核心区域的人地关系特征。
需要重点指出的是，与现代行政区划相比，清代中期天山北麓的区域总面积及范围与现代各县市相似，不同之处在于今吉木萨尔县、阜康市、乌鲁木齐市的北界更向北推了一些；清代中期绥来县的西北部分包括了今天玛纳斯湖及其周围地区，但是在现代的行政区划中一部分被划出成立了克拉玛依市；另一部分划入了和布克赛尔县。上述行政界限发生变化的区域，大部分都属于沙漠或戈壁地区，在本书研究的时间范围内几乎属于无人区。此外，清代中期最初的这六个县在绿洲地带的界限基本固定下来，此后新增行政区划只是在其中分割，而荒漠地带的区划界限变动对本书的研究主题来说意义不大。因此，可以根据现代的数据推测清代中期行政区划的土地面积，并据此讨论区域人口密度及土地垦殖率等更加深刻的问题。
在乾隆三十八年（1773）之前，天山北麓地区的行政管理主要是由甘肃省安西府下派出的佐贰官管理。到乾隆三十八年，正式成立迪化直隶州和镇西府，隶属于甘肃省。乾嘉时期，从天山北麓行政管理的设立过程，以及乾隆四十四年（1779）行政区划格局的最后形成，可以看出如下一些特点：
其一，天山北麓的行政管理制度是随着地区人口的增加而逐步完善的。经过了清、准之间多年的拉锯战，天山北麓地区人口损失严重。在战争结束后，为了巩固在这一地区的统治，清政府首先在这里驻扎军队，围绕着供应士兵口粮的问题，开始了农业屯田活动。
其二，这一带位于蒙古草原、河西走廊与伊犁将军驻扎地伊犁河谷的交通必经之地上，其通道作用十分重要，为了保住和巩固在这一地区的控制力量，就需在天山北麓沿线布置军事据点，派军驻扎。之后出现人口生存的粮食需求问题，于是开始屯田，招募更多的人屯田来供养军队。
其三，人口真空地区加上粮食供需的需要，为移民提供了可能，而从贫瘠的甘肃向新疆移民又成为解决甘肃人口压力的一个主要途径，于是移民成为政府的有计划有组织的行为。
其四，该区原本人口真空的地区逐渐被填充，人口越来越多，而且是中原迁移来的农业人口，故而这一地区实行州县制度就成为理所当然的事情。天山北麓设置的州县隶属于陕甘总督管辖，其境内布防军队则隶属于乌鲁木齐都统统辖，差异之处在于“内地之仓以济民食为主，而新疆之仓以裕军需为要”，州县民户交纳的税粮用于供给布防军队。
因此，天山北麓的州县又与新疆军府之间保持着极其紧密的联系，管辖州、县的镇迪道加“粮务兵备”衔，全称为“镇迪粮务兵备道”。