張曜是嵩武軍的統領，本是李鴻章淮軍的部屬，後來一直跟隨左宗棠在西北效力。
他忠實執行左宗棠的設計，在哈密做出了一個很好的屯田樣板。
嵩武軍開到哈密時，發現當地的回民都被敵軍脅迫走了，留下一片荒蕪。張曜便在這裏試驗軍墾。
種地需要水來澆灌，但哈密水源奇缺。張曜發動士兵和百姓尋找水源。老兵有經驗，發現一片長勢較好的草地。有草，就會有水，借來鋤頭一刨，果然找到一股清泉。老兵帶著人馬，沿這線草地往前走，找到了源頭。
張曜的部隊隻有一營擔任警戒，其餘全部投入屯墾，一支部隊挖渠，一支部隊燒荒挖土。
平原上插滿了“左恪靖軍”的旗幟，到處響起湖南的花鼓戲與安徽的黃梅小調，一派祥和景象。回民們好奇了，過來瞧瞧，問一句：“能不能給我們幾塊地種種？”
張曜說：“行，你們回去宣傳，就說官府支持百姓耕田。”張曜的支持不是精神鼓勵，而是給予實際的物質利益。種籽免費提供，順帶贈送農具。兩千多戶回民返回家園種地，一塊荒蕪了的土地，馬上恢複了往日的熱鬧，炊煙四起，雞犬之聲相聞。
軍屯必須興修水利。左宗棠跟張曜一起研究出了許多技術革新。沙土滲水，灌溉水容易流失，士兵們在地底下鋪上油毛氈。要擴大開墾麵積，沒有水源怎麼辦？部隊動用軍餉，在平原上修水渠。水渠要用三合土粉刷，才能防止滲漏。他們還普遍修建坎兒井，防止地下水蒸發。
張曜的部隊一共開出水田三千五百畝，旱地一萬五千八百畝，植樹十萬株，開挖石渠十一裏半。兵屯帶動了民屯，種下糧食，幾個月就見成效。秋收時節，遠距離運輸糧食的做法基本停止，在古城與濟木薩一帶，甚至還有部分軍糧出售。不到兩年時間，哈密成了新疆的一個大糧倉。
左宗棠的軍墾，克複了種種困難，但最頭痛的問題無法解決：性別失調，女性奇缺。
將士們上前線，不可能拖家帶口，軍隊裏太多光棍，而當地的婦女都是少數民族。張曜采用高壓政策，不許官兵與當地婦女往來。湘軍雖然並不缺乏人性化的管理，但還沒有辦法照顧到官兵合法的性生活，以及傳宗接代的問題。強行控製大家的生理需求，自然會引起不滿。一些士兵忍受不了苦行僧似的生活，開小差溜號。
後人吸取了這個經驗教訓。中國人民解決軍進駐新疆，開展軍墾，注意到軍隊中男女比例嚴重失調，於是鼓勵女兵進疆。八千湘女上天山的壯舉，就是解決實際問題的辦法。同時鼓勵軍人與當地少數民族通婚，轉業後留在當地。這樣，軍墾就能長期堅持下去。
屯田隻是軍隊搞建設的一個功能。左宗棠還讓部隊投入多樣化的生產建設。
修築道路，是楚軍的拿手活。左宗棠令魏光燾所部施工，用肩扛，用背拉，從安西往西，開辟大道。從星星峽到哈密，從哈密到巴裏坤，那條跨越天山的大道，就是楚軍用血汗修成的。土方爆破時，五名士兵葬身山岩之下。今天的人很難想象當年修路的艱辛。山岩上殘留著當年修路的碑記，經過風雨剝蝕，已經模糊不清。但是，有些字跡依稀可辨，那是左宗棠自作自書的一首詩，題為《天山扶欄銘》：
天山三十有二盤，伐石貫木樹扶攔。
誰其化險貽之安，嵩武上將惟桓桓。
利有攸往萬口歡，恪靖銘石字龍蟠。
戒毋折損毋鑽刓，光緒二年六月刊。
打井也是楚軍承擔的工程項目。從嘉峪關到烏魯木齊，沿途每隔十裏，就有一口水井，這是西征大軍梯次進軍時由士兵們開挖出來的。四萬大軍不能一次性開拔，人畜飲水是個大問題。西征部隊每次進發一千人，逐次利用有限的水源。他們走到哪裏，路就修到了哪裏，井就打到了哪裏，樹就栽到了哪裏。沙漠荒原中，長長的一線綠陰，就是王德榜的部隊栽出來的。
鹽堿地上，寸草不生，種樹能活嗎？
士兵們回答：能。
用什麼辦法呢？回答是：深挖坑。
栽樹的坑，要挖十幾米深，要能看到水漬，還要填上幾個立方的土，才能成活一棵樹。沒有成活的，又要重栽，連片包幹，責任到人。樹死了，士兵們要挨打；為了少挨打，就得絞盡腦汁讓樹活下來。
終於，一條象征著綠色生命的林陰帶，頑強地從蘭州起步，沿著河西走廊，向西延伸。
植樹造林，是左宗棠在大西北強硬推行的一項政策。他規定，道路狹窄的地方，植樹一到兩行，寬闊處要種四到五行。他還要求部隊利用一切條件擴大種樹麵積，盡量把樹種到道路以外。
早在進軍新疆之前，左宗棠的綠化工程就取得了巨大的成績。從陝西長武到甘肅會寧的道路，長達六百多裏，栽種成活的樹木就達二十六萬四千多株；另據會寧、安定等八個縣的統計，八縣境內栽種成活的樹木，就有近三十萬株。左宗棠在奏折中說：
道旁所種榆柳，業已成林，自嘉峪關至省，除堿地砂磧外，拱把之樹，接續不斷。
蘭州東路所種之樹，密如木城，行列整齊。
上有所好，下必盛焉。鐵腕領導真想辦事，哪有辦不成的？在左宗棠的大力倡導下，西北許多地方官，都仿效左宗棠植樹造林。西北人感懷左宗棠的功績，把當年軍民所種的柳樹，尊稱為“左公柳”。
清代詩人肖雄有一首詩，專為詠頌“左公柳”而作：
十尺齊鬆萬裏山，連雲攢簇亂峰間。
應同笛裏迎亭柳，齊唱春風度玉關。
但是，左宗棠的環保意識過於超前，尚未普及。我國政府大張旗鼓地推行環保，起始於20世紀70年代，左公柳在出現以後的漫長歲月裏，多次遭到愚昧和無知的破壞。不少人砍伐這種環保成果，作為柴薪燒掉。
左宗棠為了維護綠色生命，不得不采用鐵腕手段。有一次，他見街道兩旁的樹林都沒有皮了，行將枯死，十分氣惱。他微服簡從，出巡街頭，見一些鄉民把毛驢拴在樹上，任驢子啃樹皮，便解繩拴驢到鼓樓，擊鼓聚眾，當眾將毛驢宰殺，棄之街頭，宣布：今後若再有拴驢於街樹啃食樹皮者，驢和驢主，身同此驢。
民國時期，甘肅省主席朱紹良曾下令把當時還存活的左公柳編號登記，嚴加保護。誰再砍伐，連同當地的保長、甲長和縣長，一並處罰。多虧了這些有心人，直到現在，人們還能在西北地區看到少量存活著的左公柳，為左宗棠的環保政策提供活的證據。
除了左公柳，大西北還有一種光景，增添了田園風光的美色。
嘉峪關下有一條清澈的小河，名叫疏勒河，流經隴西，河床比西岸的大田低了幾十上百米。看著寶貴的水源白白流過，莊稼卻遭受幹旱，左宗棠十分痛心。他讓湖南醴陵縣的衙門找來木匠，在疏勒河邊建起了幾十架簡車。陝甘一帶多簡車，自此成為一大景觀。大大小小的簡車夜夜轉悠，使疏勒河兩岸成為隴西的一片可供開發利用的土地。
紅頂商人胡雪岩為西部的綠化出力不少。在他的幫助下，陝甘的大小河流兩岸，小溪小溝兩邊，凡是能夠長出水草的地方，全部栽上了桑苗，一年活了，兩年綠了。桑蠶工程改變了當地的農業結構，為老百姓增加了收入。胡雪岩讓蘭州織布局代收桑蠶，轉運上海。到左宗棠離開陝甘進軍新疆時，陝甘成為僅次於江浙的全國第二大桑蠶基地。
左宗棠接著創辦甘肅織呢總局。這是我國近代工業發展史上的一件大事。它是中國曆史上的第一家毛紡廠，也是中國曆史上的第一家中外合作工廠，從德國進口了二十台毛紡機，雇請德國技術人員到廠傳授技術，比李鴻章在上海開辦第一家棉紡廠還要早幾年。
甘肅製呢總局剛剛落成，當時上海的一家英文報紙就披露了消息。過後，英國又派人到甘肅考察，並把考察報告刊登在上海的《字林西報》上。
左宗棠大力推行棉花種植。他到棉花長得好的農戶家去走訪，令幕僚將他們的經驗記載下來，隻用一個多月的時間，就編出一本《棉書》，讓老百姓照著書本上講的方法去做。有了充足的棉花供應，蘭州織布局就有了原料，大型棉紡廠成為西部地區的龍頭產業和動脈工程。左宗棠抒發了自己的宏願：
十年以後，可衣被隴中。
戰爭消磨了農民種田的興趣。為了鼓勵流離失所的農民重操舊業，左宗棠對開墾荒地者免稅或減稅，從開種之日起，第一年全免稅賦，第二年半免稅賦。他還把稅款以外的各種收費統統取消，取締高利貸，規定借一還一。
畜牧業的優惠政策也很誘人。左宗棠下令用軍餉買來種羊，分發給流離失所的牧民，允許他們按揭，分三年歸還購羊款，不計利息。
農民有餘糧出售，左宗棠有令：官府照市價收買，不許壓低收購價，不拒收不打白條。
水利建設，也是成果蔚然。左宗棠在西北期間，共修建各種水渠一千八百三十三裏，修建水壩七道。
左宗棠為整個西部的開發著想，試圖改變這裏的貧窮麵貌。中國的西部大開發，左宗棠是先驅者。
蘭州是我國重要的工業基地。共和國成立後，中共中央號召支援大西北，蘭州城的西固區成為一片遼闊的工業園，那裏有蘭州石化廠、蘭州煉油廠、西固熱電廠，而這些大工廠的前身，都可以追溯到左宗棠當年開設的蘭州機械局和蘭州紡織局。它們是蘭州近代工業之母。蘭州能夠成為西北的政治經濟工業中心，左宗棠功不可沒。
湘江夜話時，林則徐對左宗棠說：日後西定新疆者，非君莫屬！西北大進軍和左宗棠製訂的剿撫之策，安定了大西北，林則徐若是在天有知，一定不會失望。
再駁李鴻章
左宗棠在慈禧的強力支持下，初步解決了西征軍費的困難，老湘軍已經大舉出關。但是反對西征的聲浪仍未平息，李鴻章繼續拿海防軍餉不夠來做文章。
朝廷內外，許多官員成了西征的懷疑派：收複新疆，難道就這麼容易嗎？用東南各省提供的巨餉，孤軍深入，後果將會怎樣？還是穩妥一點好啊，不如在要隘駐軍，從當地部落中選幾個首領，表麵上服從我們就行啦。
所有這些議論，左宗棠完全不為所動。隻要有機會，他就堅決地予以駁斥。
烏魯木齊沒有收複，我軍就沒有要地可以扼守。玉門關以外，豈能用玉斧斬斷？即便烏魯木齊收複之後，俄國將伊犁歸還了我國，回部也全麵恢複了，而我們分設回民首領，讓他們治理新疆，難道回民各部能夠維護自己的生存，長期作為不侵不叛之臣，捍衛我國的西圉？回民分散，勢力就會削弱，必然又被俄國侵吞，而我們斷送了豐饒的疆土，自守貧瘠的土地，長期防守備戰，歲無寧日，車馬運輸，絡繹不絕，勞費沒有止境，不出一兩年，形勢越來越糟，西北的局麵，就是回到目前的態勢也不可能了。科布多、烏裏雅蘇台、庫倫和張家口等地，還會有平安的日子？撤銷西部防禦，以充實東部的軍餉，也無法填滿無底之洞，而先已壞了萬裏長城，必須慎重啊。
如今甘肅已經平定，我軍兵威正盛，不及時收回本國的城市，以後版圖日見收縮，還叫什麼國家？難道隻有牛莊和天津才有隱患，別的地方可以一概不管了嗎？大臣謀國，不能不預計萬全，如果隻顧眼前，不看長遠，清夜自思，怎能心安？還有人借著外寇來恐嚇自己人，更是混帳邏輯！
左宗棠敢於進軍新疆，其實已經胸有成竹。早在攻克肅州以後，他幾次派人出關考察，敵情強弱，運餉道路的遠近曲折，都已了然於胸。抵達肅州以後，他向慈禧做了一份詳細的報告。
盤踞烏魯木齊的敵軍，以當地回軍居多。白彥虎所帶的陝甘回軍，盤踞紅廟子、古牧地和瑪納斯等處，都與南路安集延首領帕夏相通。這個帕夏，就是原浩罕國安集延的和碩伯克，帕夏應該就是伯克的意思。俄羅斯滅了浩罕國，占領了他們的都城塔什幹，浩罕國的安集延部逃脫了。
同治四年，他們乘著我國回部之變，長久盤踞新疆南路的喀什噶爾及其他各個回城。於是吐魯番、辟展以西的當地回民都依附帕夏。此人管理部眾很有手腕，又從印度購買了許多西洋槍炮，勢力更加強大。白彥虎所部及本地回民都對他頗為倚重，不過他還不敢公然與俄羅斯較量。俄國人說帕夏最為狡詐凶悍。浩罕國的軍隊從來沒有使用過西洋槍炮，安集延部卻有不少洋槍隊，而帕夏又能指揮自如，可見安集延確實擁有實力。
官軍出塞以後，應該先攻北路，擊潰烏魯木齊各處的敵軍，然後向南路進軍。當官軍進攻北路時，安集延也許會出動全部兵力，與白彥虎及當地回軍拚死抵抗，可以預計，會有幾場惡仗要打。如果老天保佑，戰事順利，官軍能夠殲除白彥虎部，重創安集延的勁旅，由此而揮師南下，就會比較容易，官軍就能致力於北，收功於南。如果官軍在北路尚未發起攻擊，各處敵軍隻圖自保，不敢互相援應，堅守各城，企圖拖垮我軍，那麼戰爭就會曠日持久。
我聽到一些局外人議論，說官軍逼近以後，白彥虎所部必然會有人投降，我認為不大可能。就算部屬反戈一擊，白彥虎本人必定會逃向南路。安集延未經重創，一定不會輕言放棄，如果他們並力抵抗，官軍便要將他們一並殲除，一了百了。如果他們假裝求撫，仍想占據我們的腴疆，或者官軍一到，他們拔腿就逃，鑽空子打擊官軍，以圖死灰複燃，那麼新疆仍然存在很大的隱患，必須預先有所打算。
朝廷大臣，有人隻知道白彥虎逃到了新疆，烏魯木齊等城落入叛軍之手，卻不知道安集延盤踞著南路。有人以為西征容易，有人以為西征太難；有人以為西征可以延擱，有人以為出師便可獲勝。有的主張撤兵節餉，有的認為難得易失。眾說紛紜，意見不一。從他們的動機來看，好像都是為了有利於海防，其實卻是言不由衷。
我本來隻是一介書生，承蒙兩朝皇帝賜予特殊的恩典，得到了高官顯爵，是生平做夢都沒有想到的。難道我還打算立功邊域，得到更多的恩賜？何況我已經六十五歲，衰老多病，難道還會不自量力，一定要把邊荒艱巨的重任攬在自己身上？就是再愚蠢的人，也不會幹出這樣的傻事吧！
我掛帥西征，那是萬不得已啊。若不攻克烏魯木齊各城，我們就沒有駐軍的樞紐。烏魯木齊各城收複之後，重兵巨餉，費用從哪裏獲取？乾隆時期開始在各城分設軍府，然後西部邊陲才安靜了這麼些年，那是開拓邊境腴疆用以養兵的成效。現在形勢雖有不同，不必完全去走老路，但伊犁被俄國人占據，喀什噶爾各城被安集延占據，事平以後，應該如何布置，還有待籌劃。如果現在就置之不問，後患將會無窮！
大臣們發出的不同聲音，未能阻止西征進軍的步伐。6月份，劉錦棠進軍古城。金順已將景廉所部合並為四十營，駐紮濟木薩，距古城九十裏。
1876年6月21日，劉錦棠率輕騎馳赴濟木薩，與金順商量下一步行動。
金順說：劉將軍，根據偵察，回軍將領馬明據守古牧地西南幾十裏直至烏魯木齊一帶。你看我們先攻何處？
回幫辦大人，我軍必須先攻古牧地，撤掉守軍藩籬，然後才可直搗烏魯木齊。
可是，從濟木薩到古牧地，路程三百多裏，先攻古牧地，無法扼住敵軍的咽喉啊。濟木薩以西二百四十裏處有個阜康城，從阜康向西七十裏，有個地方叫做黑溝驛，再走幾十裏就到了古牧地。