四合木是本保护区最有重要保护意义的物种，是内蒙古自治区境内唯一的特有属植物也是阿拉善荒漠特有的单种属植物，并且还是蒙古高原、亚洲中部的特征属之一，是国家二级、内蒙一级保护植物，全世界只在乌海地区作为建群种和优势种形成群落，是研究古生物、古地理及全球变化的极好素材，是植物中的大熊猫，现在受到国内外学术界高度重视。 四合木为落叶小灌木，易燃、热值高，群众称为“油柴”，由于其处在生态极端脆弱的荒漠草原及草原化荒漠地带，自然更新能力差，本身抗干扰能力非常低，而该区又是国家重要的能源、建材化工基地，对植被破坏严重，造成四合木面积不断缩减。同时，四合木的分类地位很孤立，有关对四合木的研究早在保护区建立之前就已开展，但人们对它认识还不够深入，而且它本身又是本地区植被的主要建群种，如研究和保护工作滞后，不但其近似种难以寻找，导致这一珍稀濒危植物的绝灭，而且还会造成乌海地区生态环境的不可逆性破坏。 在保护区的珍稀植物繁育区中还分布着被列入中国生物多样性保护行动计划中植物种优先保护名录的植物，如四合木、半日花、绵刺、革苞菊、沙冬青等。在胡杨岛上还有成片的天然胡杨林分布，成为荒漠景观中的重要组成部分。