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1955年的上海，中华人民共和国成立之初，各行各业都百废待兴，宪法也刚刚颁发实施，中华大地正在经历着大变革。许静芝是上海大学医学院的学生，她不顾母亲的阻拦，跳窗逃出去看演出，路上遇到宣传宪法的游行队伍，她只好把自行车停在路边，乘公交车赶往剧场。等她急匆匆赶到的时候，才知道是一场不对外的专场演出，可是剧场里空无一人，许静芝坐下来，演出正式开始，舞台上是小朋友的表演，画外音是林凡清召唤她一起去新疆大草原开创一番事业，许静芝赶忙跑到后台找林凡清兴师问罪，林凡清是她的男朋友，是上海大学畜牧专业的大学生，许静芝坚信自己的事业在上海，并当面拒绝了林凡清的邀请，林凡清百般解释因为邵教授病重，他必须去继承那份未完成的事业，而且他已经买了两张后天去新疆的车票，他会在车站等许静芝的到来，许静芝拿过车票，犹如是给自己下达的最后通牒，许静芝当场把车票撕得粉碎，许静芝的好朋友郑君也只能眼睁睁看着两个人不欢而散。
许静芝和吴小豆发现土匪之后开始拼命往回跑，而正在清点人数准备出发的李国祥此时也得知许静芝和吴小豆没有归队，他立刻带人四处寻找，很快发现了正被土匪追着的两人。李国祥让警卫排的战士准备战斗，齐怀正得知消息也主动来参战，很快把土匪打跑了，救出了被围的许静芝和吴小豆。李国祥对差点没命的两人大发雷霆，而郑君也跑来保护许静芝，被战士们抓了回去。车队终于到达乌鲁木齐，齐怀正拉着林凡清到了师部，向柴师长炫耀这个自己半路捡来的宝贝，师长也觉得畜牧专业的林凡清是不可多得的人才，想留他在师部，好酒好肉的招待这个贵客，可林凡清坚持要去找邵教授，齐怀正无奈，只好让林凡清保证改良好了畜牧品种之后，一定再回来看自己。林凡清走出师部的时候，许静芝和郑君正坐在李国祥的车上，随他一起晚一步到师部报到。李国祥被调去柳家湖，他带着许静芝和郑君一起。齐怀正被调去沙门子养羊，这让战场上神勇无比的齐怀正犯了难，他立刻想到了林凡清，借了车就直奔畜牧局，林凡清正在那里打听邵教授的试验站。
郑君和林凡清再次重逢，两人都很激动。高兴到一半的郑君突然想起自己早上送许静芝离开了新疆，让一对有情人无法相见，连喊坏了坏了，林凡清得知许静芝为了找自己也来到新疆，还因为不习惯饮食瘦了也生病了很是心疼，当时就要骑马去柳家湖总场，又得知郑君刚劝许静芝返回上海，林凡清气得对郑君拳打脚踢。不知道其中原委的杨月亮觉得林凡清自己看不住婆姨还对朋友动手没有道理，她让郑君还手。郑君不想动手，也觉得自己为了找林凡清已经落到了被发配边疆改造的下场，扔下林凡清不理，赌气和杨月亮先走了。杨月亮拉着郑君一起来到农场报道。杨月亮看着正修葺羊圈的齐怀正激动不已，齐怀正也很意外杨月亮的到来，在他印象里，杨月亮还是个小姑娘，他连夸月亮长大了也漂亮了，朴实的月亮得到夸奖羞红了脸，鼓起勇气告诉自己的怀正哥，自己长大了漂亮了，可以嫁给怀正哥了。围观的兵团战士们开始起哄，齐怀正刻意忽略了杨月亮最后关于亲事的要求，带着月亮进屋张罗着给她做好吃的。郑君赶快插空做了自我介绍，李团长派他来沙门子做技术员。
杨月亮思前想后，决定按照郑君教的主动亲近齐怀正。进屋发现齐怀正趴在桌上睡着了，杨月亮细心的为他披上大衣就准备出去，却惊醒了一向觉轻的齐怀正。杨月亮再次向齐怀正表白，知道他是组织上的人，结婚要打报告，即使不结婚，只要他肯承认自己就好。杨月亮越是善解人意，齐怀正越是觉得不能害了她。他拿出自己的积蓄给月亮，让月亮回老家去，自己不能娶她。月亮委屈的表示，来之前父亲就说过，一年之后就派她的弟弟杨北斗也来新疆，给姐姐姐夫带孩子，顺便监督姐姐，如果姐姐杨月亮和别人好了不守妇道，打死她也不用偿命。齐怀正觉得问题还在杨月亮父亲那里，他刚坐下准备给老家写信，杨月亮一把抢过信纸，见齐怀正就是不肯娶自己很是伤心，向农场外面没有目的的走去。齐怀正追出去强行把她拉回来，不愿这个好姑娘被外面山里的狼群伤害，却让月亮觉得怀正哥心里还有自己。
齐怀正被林凡清撞见杨月亮抱着自己，尴尬的要起身解释，林凡清则让他不要介意，自己是来向他辞行的。趁着齐怀正被关禁闭不能出门，林凡清打算第二天就离开沙门子去科克兰木。齐怀正苦于无法出门，他交待任务给杨月亮，让她无论如何要留住林凡清。听话的月亮戳破了马车的轮胎，把马也藏在了山后面，让第二天打算出发的林凡清无法成行。林凡清明白这都是齐怀正搞得鬼，生气地来找齐怀正。齐怀正又摆出一幅无辜的样子概不认账，杨月亮也在一旁帮腔，两个人一唱一和，齐怀正还假惺惺派杨月亮去找马，更把林凡清气得不行。林凡清无奈只能带郑君一起找马，接到邵教授的信已经过去两个月了，他怕自己来得太晚，还是无法见到老师的最后一面。一定要快点出发去科克兰木，找到老师的试验站。李国祥从沙门子回来的时候特意带了兔子腿给许静芝，他请许静芝吃饭，感谢她及时提出了问题，承认自己之前忽略了跟着自己出生入死的这几千个老兵的身体问题。李国祥表示就算会被上级追究责任背上处分，也要让那些跟着他在战争中一身伤痛的老兵们吃上肉，把身体养好。
齐怀正他们打跑了土匪，看到狼狈的林凡清，齐怀正大声责骂着这个擅闯无人区的上海小伙，林凡清没力气反驳，一边听着齐怀正骂娘，一边从他手里不断接过干粮和水壶，又吃又喝嘴不停。齐怀正虽然嘴上骂得狠，对林凡清却是无比的心疼，生怕这个畜牧专业的宝贝出什么岔子。齐怀正要带林凡清返回农场，可缓过来精神的林凡清坚持要继续逊找邵教授和他的实验室。天渐渐黑了下来，齐怀正发现远处有狼群，在齐怀正的保护下，两人有惊无险度过了无人区的夜晚，齐怀正惦记着农场里的羊不知道有没有又被团长抓走，林凡清直言不讳地指出那些羊品种退化严重，留下来只会浪费人工和草场，早该淘汰了。齐怀正知道林凡清是个中高手，希望他能留在沙门子，帮忙改良品种。林凡清详细跟他讲了邵教授试验站就是培养优良品种的，齐怀正领会到了优良品种对提高生产的重要作用，答应陪林凡清一起去找邵教授。周慧和许静芝到南边的几个分场给战士体检，顺便从师部拉回来一车药材，李国祥让向干事安排人卸车。周慧把李国祥单独叫到屋里，质问他昨晚为什么突然问起许静芝男朋友的事情。
红柳领着林凡清进了邵教授的房间，桌子上放着邵教授实验用的仪器，柜子里箱子里满满的装着邵教授所有的研究笔记和资料，林凡清一一看过，如获至宝。林凡清开心地像个孩子，他必须要和人分享这天大的喜事，他让红柳等他一下，翻身上马跑回了牧场，拉着人就喊实验站找到了，而他最想分享这个消息的，就是齐怀正和郑君。两人听到他终于得偿所愿完成了来新疆一直牵挂的事情也很为他开心，齐怀正更是赶上马车，带着牧场的人都去红柳家庆祝，红柳和库尔班大叔点起篝火，大家都围着火堆载歌载舞，尽情表达内心的喜悦之情。第二天一早，邵红柳就迫不及待要驾着马车去接林凡清和他的行李，库尔班大叔看出红柳对林凡清特别的关注，但还是让红柳留下，自己亲自去接他。齐怀正一夜庆祝之后知道林凡清要离开牧场搬到红柳家里去立刻急了眼，说好的品种改良还没做，林凡清可不能走。杨月亮这次站在了林凡清这边，她觉得红柳等了林凡清这么久，就像自己一直等着怀正哥一样，谁也不应该拆散他们俩。
齐怀正来许静芝这里领配发给牧场的药。周慧刚巧赶到，一路招呼齐怀正和许静芝，就是不给两人说话的机会。周慧把齐怀正打发走，许静芝又说起去牧场体检的事情，周慧赶忙告诉她已经和齐怀正说好了，定下具体日子就告诉许静芝。齐怀正领了药急忙来找李国祥，报告和试验站合作用他们的种羊改良牧场羊种，提高生产效率的事情。李国祥听说这事又和林凡清有关很是郁闷，他让齐怀正先稳住邵红柳和林凡清，还要撮合他们俩在一起，自己找师长汇报想办法促成合作。齐怀正不明白羊种改良和林凡清红柳在不在一起有什么关系，但是李国祥严肃的告诉他这是任务，齐怀正也就一本正经的准备去执行了。林凡清接连给上海的许静芝写了七封信，却一直没有回音。邵红柳替他委屈，埋怨许静芝对感情不执着，如果是自己，已经到了新疆，就算翻遍每一根草，也一定要找到林凡清。齐怀正左思右想，团长的任务，只有杨月亮能完成。他和月亮谈话，给她下达了全力撮合林凡清和邵红柳的任务。
齐怀正赶到总场，提出要带队去剿灭土匪，李国祥坚决不同意。兵团主要任务就是搞生产建设，剿匪是公安队的工作。齐怀正担心离自己百多公里的公安队无法有效保护牧场的安全，尤其是试验站的安全，李国祥答应去师部帮他请示，但是也警告齐怀正不许擅自行动。齐怀正把李团长的意思告诉了巴图尔，本来摩拳擦掌的大家都倍感失落。齐怀正思前想后还是决定自己带队去剿匪，还要彻底消灭他们，为实验站扫除这个安全隐患。他让巴图尔放出风去，周三除了值班人员，全体员工去总场体检。土匪很快得到了消息，计划趁机偷袭牧场。齐怀正派两名战士去试验站保护林凡清和羊群，其他人都和他埋伏好，准备将土匪一网打尽。总场这边，李国祥批准了周慧和静芝去沙门子做体检，许静芝和周慧走到半路，遭遇了正赶去牧场的土匪袭击，随行的战士一边还击一边掩护她们撤退，眼看一个战士受伤，另一个子弹打光了，大家陷入了绝境。埋伏在附近的齐怀正听到枪声，立刻带队赶过来，打退了土匪，救了许静芝和周慧他们。
林凡清还是没有主意，他来找邵红柳商量，红柳不想眼睁睁看着父亲的心血种羊死去，把自己关在房间里不肯出来。林凡清感受到大家对自己的期望，承受了巨大的压力，他骑马远离人群，面对雪山不断回想这几天的事，下定决心之后回到了红柳家。大家正围着得病的种羊一筹莫展，林凡清进了帐篷，有条不紊地给在场的人发了指令分配任务，他要給羊做手术。手术开始，大家都屏住呼吸关注着林凡清的一举一动，林凡清和童大夫合作，用简陋的工具完成了手术。接下来的夜很是难熬，大家都守着羊希望能有奇迹发生。林凡清呆坐在院子里一言不发，邵红柳一直陪在他身边，两个人依偎在一起睡着了。第二天一早，邵红柳被种羊欢快的叫声惊醒，她发现种羊奇迹般地活了下来，赶忙叫醒身边的林凡清，林凡清激动万分，忍不住潸然泪下，大家闻讯赶来，围着种羊欢呼雀跃，他们激动地拥抱在一起，手术成功的林凡清没有陶醉在自己的成功里沾沾自喜，而是觉得之前的羊死得太可惜。他决定给其他病羊手术，只要有足够会做手术的人，就能救回不知多少羊来。
