在科研工作中，张小娟勤奋、刻苦，参与完成了《优良灌木柠条综合利用技术试验示范》、《干旱半干旱风沙区城镇厂矿环境绿化美化模式及生态效益评估》、《荒漠化土地综合治理与复合经营范式研究》、《毛乌素沙地高压线输电线路防治技术的研究》项目的外野调查、内业整理等工作并获得奖项，参与完成了 “退耕还林工程”、“日元贷款植树造林项目”、“‘三北‘防护林四期工程”、“天然林保护工程”等国家重点工程规划设计工作。同时，参加国家、自治区及市内科研课题有：“干旱、半干旱地区针叶树容器育苗技术推广应用”,“鄂尔多斯高原飞播促进植被快速恢复技术研究”，“沙地柏、沙柳抗逆性品种的选育与扩繁技术研究”，“林业重点工程监测与评价”、“林业重点工程退耕还林退耕后土壤状况调查”、“鄂尔多斯市地区国土安全沙漠化动态监测与评价”和“鄂尔多斯高原困难立地造林技术集成与示范”科技支撑项目等十余项。在困难立地造林与植被恢复技术、节水造林技术、低效次生林改造技术、防护林更新改造技术、农林复合可持续经营技术和生物质能源利用等方面都取得了一定成果，为林业行业、地区生态建设和农牧民增收做出了突出贡献。

     通过自身的不懈努力，张晓娟参加科研项目10余项，发表论文20余篇，参与编写了《中国林业菌种目录》一书。近年（2005-2009）获得了自治区科技进步三等奖1项，市科技进步一等奖2项、二等奖1项，自治区农牧业丰收二等奖1项，自治区“十五”林业科技贡献二等奖1项，中国林学会梁希科学技术三等奖1项。为了科研，她数年如一日地扎根实验基地，牺牲了许多休息时间，正是她这种能吃苦、献身科研的执着精神，令她取得了骄人的成绩。