Ауа райы. Қарағайлы шұбартпалы ормандар ауданының ауа райының ерекшелігі өкпек континенталды және құрғақ болып табылады. Бұл жазғы кезде орта азиялық шөлдаладан соғатын, ыстық және құрғақ желдің соғуының әсерінен, ал қыстың күні, қарағайлы ормандардың аумағы, Солтүстіктен келетін, суық ауаның тасқыны үшін ашық деп түсіндіріледі.
Ұзаққа созылған қыс (5,5 ай), ыстық және қысқа жаз, кішкене мөлшерде жауын-шашындар, жаздың және қыстың температурасының кенет өзгеруі (880 С), күн және түн (220 С), қатты көрсетілген жел тәртібі – тап осылар ауа – райына тән ерекшеліктер.
Ауаның ортажылдық температурасы 2,5-30 С құрастырады, ең суық ай – қаңтар айының орташа температурасы - -17-190 , ал ең жылы шілденің температурасы +210 . «Шалдай» метеостанциясы бойынша температураның абсолюттік минимумы 490 , ал максимумы - +410 С, жылы маусымның орташа ұзақтылығы – 175 күн, ал аязсыз – 117 күн. Вегетациялық кезең (орташа тәуліктік температураның +100 С арқылы өтуі) орта есеппен 137 күнге созылады.
Қарағайлы шұбартпалы ормандардың орташа бөлшектерінде топырақтың ашық беттерінде температураның абсолюттік максимумдары: сәуірде - + 41,80 , мамырда – 51,40 , тамызда - +57,10 , қыркүйекте - +47,50 жетеді. Бақылауларға сәйкес, құмды топырақтың бетіндегі 500С-тан жоғары температура бірнеше сағат бойы мойынның құлауын және қарағай көшеттерінің өлімін тудырады. Мұндай температура мамырдың екінші жартысында басталады. Маусым-шілде айларында құмды топырақтың ашық бетіндегі жоғары температура 5-6 сағатқа созылады.
Жазғы маусымда ауаның салыстырмалы ылғалдығы (сағат 13) шамасымен 40% құрастырады, топырақтың үлкен мөлшерде ылғалдықты жоғалтуымен және өсімдіктердің интенсивті транспирациясын болдырып, жеке күндерде 10 % дейін төмендейді.
Бір жылдың ішінде жауын-шашын орташа – 240-310 мм жауады, оның ішінде жылдық мөлшерден мамыр-қыркүйекте 60-75 %.
Солтүстік және солтүстік-шығыс румбылардың көктемгі желдері, жазғы маусымда, топырақты тез құрғататын, оңтүстік және оңтүстік-батыс желдері. Аса қатты жел, қарлы дауыл және боран шақырып, қыстың күні соғады (16-20 м/сек), жаздың күні осындай жел, шаң дауылдарды шақырады.
Жер бедері. Флювиогляциялық бөлінулердің желмен бірнеше рет қайта соғуының және мұзды сулардың жуып шайуының нәтижесінде, ағулардың көне алқаптарының арналарында, резерваттың қарағайлы шұбартпалы ормандарында бедерлердің әр түрлі элементтері пайда болды: әсіресе аумақтың оңтүстік бөлшегінде орналасқан құм төбелер, дөңдер, адырлар және күшті толқындар түріндегі жоғарылатылған телімдер, көлдердің немесе кеуіп қалған көлдердің жанында, сонымен қатар құм төбелердің, дөңдердің және адырлардың арасында тұрған, төмендетілген көл шұңқырлары, шабындық-далалық телімдері. Бірақ басымды болып жердің нашар толқынды, дерлік түзу элементі болып табылады. Резерват аумағының жоғарғы белгілерімен карта бойынша алынған, теңіздің деңгейінен, бедер биіктігінің абсолюттік белгілері мынандай: барынша көп – 176,8 м (Маралды орманшылығының 167 орамы), ең азы – 145,4 м (Галкын орманшылығының 49 орамы).
Геологиясы. Орманды жалдардың астындағы аумақ үлкен геоморфологиялық бірліктің шегінде – Батыс-Сібірлік ойпатының шығыс-батыс шетін ұсынатын, Ертістің екі жағынан да кең алқабымен таралған, Ертіс өңірінің шұңқыры бөлінген. Ертіс өңірінің шұңқыры, жеңіл басымдылықпен (топырақтар, супестер), қабаттық көне аллювиальдық тұқымының қуатты қалыңдығымен жабдықталған, үшінші бөлінулермен құрылған.
Резерваттың борабай алқабы Құлынды даласының оңтүстік-батыс бөлшегінің жазығының арасында, Ертістің оң жақ жағалауында орналасқан.
Екінші және үшінші мұздану аралығының заманында, сол кезде батысқа нашар көл жазығын ұсынған, Құлынды даласы эрозияға душар болған: солтүстік-шығыста Оба суларымен, оңтүстік-батыста Ертіс суларымен. Үшінші мұзданудың маусымында, Алтайдан жібіген сулардың ағуы, мұз айдынының солтүстік шетімен ойылған, бұл Оба бассейінінде өзен суларының көтерілуіне алып келді. Обаның сол жақтағы құйылымдары Ертістің оң жақтағы құйылымдарымен қосылып, осылар бойынша Обадан Ертіске сулардың тесіп өткен ағымы қондырылған, жібіген сулардың алқабы пайда болды. Мұз айдынының суларымен тасымалданатын, тау тұқымдарының сынықтарымен қоса, флювиогляциалдық топырақтардың бұқарасы, өзімен ағудың кең көне алқабын толықтырды. Мұз айдынының сулары және жел қызметінің құлағаны соң құмның бөлінулері соңында, борабай топырағының қоюлығын пайда болғызды.
Топырағы. Бұл аймақ үшін аймақтық болып қарағайлы ормандардың топырақтары табылады. Қарағайлы ормандардың арасында төменгі бетінде, селдірек терең қайнайтын топырақтар, ормансыз аумақтарда аналогиялық шатрттарда күңгірт – каштанды, кейде сортаңдармен кешенде.
Дала қарағайлы ормандарының топырақ пішіні орман шымылдығының астында әлсіз дифференцияланған, әлсіз төсеудің астында (2-3 см кейде 5 см дейін) орташа 30 см қуаттылығымен, түсі бойынша біркелкі қарашіріктік көкжиек орналасқан және 0,1 – ден 0,9 % дейін қарашірік және 0,01 – ден 0,09 % дейін азот бар. Аналық тұқымдар болып (2 %) далалық шпаттан, (90 %) кварцтан және (8 %) басқа минералдардан тұратын, көне аллювиалды топырақтар қызмет етеді. Карбониттердің бөлінуі және қайнауы 140 см тереңдікке дейін жоқ.
Толығымен топырақтық профиль үшін әлсіз ашты нейтралдық реакция (рН су сығындысы 6,5-7,0) өктем. Топырақтар суға жібейтін тұздардан шайқалған. Механикалық құрамы әлбеттегідей жеңіл, бірақ кейде ауыр және орташа саздардың қабатшалары кездеседі.
Бедердің дөңесті элементтерінің және жазықтардың отырғызулардың астында шымдық – азбандық және азбандық құмды топырақтың негізгі түрлері болып табылады; аласа беттерде, қарағайлы шұбартпалы ормандардың арасында шалғынды терең қайнайтын топырақтар қалыптасқан, ал ормансыз аумақтардың анологиялық жағдайларында күңгірт – сарғылт және шабынды – сарғылт карбонатты; төменгі беттерде шабынды – саздылар; сорлар және соршалар көл маңылық террасты төмендеулерде. Сорлар кең тараған, жеке телімдермен кездеседі, бірақ көп жағдайда топырақтың әр түрлілігінің және жеке түрлерінің кешендеріне кіреді.
Гидрологиясы. Резерваттың гидрологиялық шарттарының ерекшеліктері өзендердің, бұлақтардың және жылғалардың толық болмауы болып табылады. Гидрологиялық жолдары өте нашар дамыған және негізі аса терең емес, тұзды немесе аса үлкен емес, ашты-тұзды көлдердің жүйесімен ұсынылған, жағаның сазды – сортаңды түбі судың шайып кетуіне душар емес. Көлдердің көбі құрғақ ауа-райында кеуіп қалады.
Түбіндегі су жер бедерін және топырақ түбінің литологиялық құрамын, геологиялық құрылымының тәуелділігіне қарап, әр түрлі тереңдікте орналасқан, бірнеше су сақтағыш көкжиектерде жатады. Олардың тамақтануының дереккөзі атмосфералық шықтар, және де Оба-Ертіс су бөлігінің жағынан суағардың көне жылғасы бойынша мұнда келетін, транзиттік су болып табылады.Ертіс өңірінің қарағайлы шұбартпалы ормандарында жер астындағы сулардың айнасы жердің бедеріне келеді.оның денгейі 1,5-3 м төменде және 10-15 м қыраттарда шайқалады. Қарағайлы ормандар топырағының суы әлсіз минерализациямен бейнеленеді.