Облыстың жер бедері шығу тегі мен құрылысына қарай екі айқын көрінетін бөлікке бөлінеді: солтүстік- шығыс және оңтүстік- батыс.

Солтүстік - шығыс бөлігі - көптеген және терең көл қазан -шұңқырлары, жазықты - төмпешіктер және жалдары бар жазық дала. Жазық шегінде екі ежелгі өзен тораптарының аңғарлары ерекшеленеді (Қарасу, Бүрлі, Ажболат), кішігірім өзендердің аңғарлары (Сілеті, Өлеңті, Қарасу, Шідерті) және үш жайылмалық террасаларымен Ертіс өзенінің аңғары бар. Облыстың қиыр оңтүстік – шығысында жер бедерінің ежелгі эолдық пішіндері кездеседі. Жалпы облыстың бұл бөлігі абсолюттік биіктіктері теңіз деңгейінен 100- ден 120-150 м- ге дейін ауытқып отыратын Ертіс маңы жазығын қалыптастырады. Бұл бөлікте ең ірі тұзды көлдер орналасқан - Қызылқақ, Жалаулы, Шүрексор, Ажболат, Маралды және Қарасор.

Облыстың оңтүстік – батыс бөлігі Қазақтың ұсақ шоқыларына кіреді, ол бұзылған ежелгі қатпарлы таулы өлкесі ретінде қалыптасқан, теңіз деңгейінен 200-250- ден 300- 350 м-ге дейін биікте орналасқан. Облыс шегіндегі ұсақ шоқылардың биіктігінің артуы солтүстік - шығыстан оңтүстік - батысқа қарай байқалады. Территорияның бұл бөлігінің шегінде топырақ алды жазықтары, шоқылы аласа таулар, кең–байтақ тауаралық төмендеулер байқалады. Ұсақ шоқылар беткейлердің ұсақ эрозионды тілімденуімен, жұмсақ бейнесімен сипатталады. Ұсақ шоқылар арасында аласа таулар – Баянауыл және Қызылтау таулары бар. Олардың максимальды абсолюттік биіктіктері 1000-1055 м- ге жетеді. Таулар аңғарларға шатқал келбетін беретін тік құламалы беткейлерден тұрады, ол көптеген көлденең және тік аңғарлармен тілімденген. Бұл таулардың басты ерекшелігі бұл жерге әсем көрініс беретін гранитті беткейлердің, үлкен тұщы көлдердің (Жасыбай, Сабындыкөл, Торайғыр), сонымен қатар қарағай ормандарының болып табылады.

Облыс территориясында шығу тегі континентальды болып келетін борпылдақ шөгінділер кең таралған. Төрттік шөгінділер аллювиальды, көлді-аллювиальды, көлдік, жамылғылық, эолды- деллювиальды және делювиальды. Құммен, жеңіл құмайтты топырақтармен жабылған аллювиальды шөгінділер, облыс террииториясының оң жағалық бөлігінде кең таралған. Мұнда құлынды кен қабаттарыауданы бар, шөгінділері өзен тораптарының ғасырлық ағулар нәтижесінде қалыптасты. Бұл шөгінділердің қабаттары 8- ден 10 м және одан да жоғары. Аллювиальды шөгінділердің таралу аймақтары Ертіс өзенінің террасалары болып табылады. Үшінші терраса шегінде бұл шөгінділер тек сол жақ жағалауда кездеседі. Алайда соңғы онжылдықта Павлодар Ертіс маңы жайылмасында қысқа уақытты және уақытша судың ағындары сапалық және сандық өзгерулер тудырды, негізінен құмдардың, құмайтты құм және саздың ұсақ бөлшектері қалып қояды. Аллювиальды шөгінділер сонымен қатар негізінен Ертістің екінші жайылмалық террасаларында сол жағалауында таралған. Механикалық құрамы бойынша мұнда сонымен қатар құмдар басым, тек мол сулы жылдары ғана беті құмайтты құммен және саздақпен жабылады. Шөгінділер бірінші террасалар Ертіс екі жағалауы бойымен тар жолақпен таралады, бұл Ертістің тік жағалаулары негізінен болады.

Қазақтың ұсақ шоқыларының ауданы тереңдігі арта түсетін, эллювиальды - делювиальды ұсатылған тасты материалдан тұратын құмайттар және саздақтардыңкең таралуымен сипатталады. Ертіс ауданының солтүстігінде шаңды бөлшектердің мол құрамымен карбонатты саздақтар,карбонатты және күкірт қышқылды және хлорлы тұз таралады. Ертістің ежелгі аңғары бойымен (сол жақ жағалауы) карбонаттылығымен және тұздылығымен сипатталатын палеогенді және неогенді саздар кең кездеседі.

Сөйтіп, Павлодар облысының территориясында басым таралатын топырақ қалыптастырушы жыныстар болып (бірінші кезекте оң жағалаудың бөлігі) құмдар, құмайттар және саздақ табылады. Бұл механикалық құрамы бойынша жеңіл топырақтың кең таралуымен байланысты, дұрыс пайдаланбаудың әсерінен жылдам қарқынмен жел эрозиясы дамиды. Сортаң, ақ сортаң, шалғындық тұзды топырақ қалыптасуына және кең таралуына әсер ететін екінші маңызды фактор тұзды аналық жыныстарымен ауқымды аумақты қамтуы болып табылады. Облыстың топырақ жамылғысының сапасында көрінетін үшінші қолайсыз фактор, күшті жарықшақталған, қиманың дамымағандығы және жыныстардың аумағымен Қазақтың ұсақ шоқылары ауданында кең таралған болып табылады [5, б. 15 - 18].

Аумақ жерінің беті бір текті емес, себебі екі геоморфологиялық облысты – Батыс Сібір ойпаты мен Сарыарқаны қамтыған. Павлодар облысының аумағы геологиялық жағынан палеозой дәуірінен бұрын басталып, осы кезге шейін жалғасып келе жатқан шөгінді, магматикалық және метаморфиялық генезисінен құралған Батыс Сібір тақтасының оңтүстікке және Сарыарқаның солтүстік-шығыс бөлігіне кіреді.

Батыс Сібір тақтасының ірге тасы Қазақ қалқасынан басталып, мезозой мен кайнозой түзілімдерінің астына тез батып, Қазақстанның солтүстік шекарасында тыстың қуаты 2500-300 м. құрайды.

Мезозой-кайнозой тыстардың негізіне триас шөгінді жатады. Үстіндегі континентальды шөгінділер жоғары, орта-жоғары триас, төмендегісі юра жүйесіне кіреді. Қызыл-қоңыр және жасыл-сұр құм-тастардың, конгломераттардың, қара сазтастар мен құмайтастардың, қоңыр көмірдің жалпы қуаты – 900-1500 м-ге дейін. Павлодар қаласының аумағында юра шөгінділері аймағы ондаған-жүздеген шаршы километр болатын жеке мульдалар, грабендер, синклиндер құрайды.

Бор жүйесі кезінде аумақ шөгір, оған теңіз трангрессия жолағы жақындаған. Тау жыныстарының арасында жағалау маңы аймақтарында құм шөгінділері, көбіне глауконитпен, барынша терең тұстарында әктасты балшықтар, әксаздар, құмайтастар басым. Теңіз фаунасының мол шөгінділері кездеседі. Төрттік түзілімдер Ертіс өңірінде байқалады, ойыстарда олардың қуаты 200 м-ден асады. Сары-бурыл және бурыл-сұр құмайтасты балшықтар мен карбонатты қосындылармен балшықты құмайтастар, қоңыр саздақтар кең дамыған.

Қазақ қалқанын жоғары триасты түзілімдерден құралған мульдар мен грабен-мульдалар орналасқан герцендік іргетастың ауқымды көтерілуі мен неогендік және төрртік түзілімдер жатқан жазық аудандар, сондай-ақ неогенді және ширек түзілімдерге толы кең алқаптар құрайды. Оларды кей жерлерінде биік емес тау тізбегі, ұсақ шоқырлар мен аласа таулар түріндегі кездесетін көне тау жыныстары бөліп тұр.

Палеозойдың баяғы – мезозойдан басында Павлодар облысының аумағында геосинклинді дамытудың ұсақ кезеңі аяқталды. Жер қыртысының өзгеруінің – қатпарлықтың, магнетизмнің, пневмато-гидротермалды үрдістердің нәтижесінде жаңа (эпицерциндік) Батыс Сібір платформасы пайда болды. Павлодар облысына жататын барлық аумақ триастың басында құрғап бітті. Теңіз бассейндері тартылып, герциндік тау ғимараттарының пенепленденуіне қарай туған денудациялы жазық түріне енді.

Жас платформаның геологиялық дамуын үш кезеңге бөлуге болады. Трас пен юраны қамтитын ерте кезең қозғалмады, алайда платформалы тектоникалық режимді боды. Бұл – шағын аймақты ішкіконтиненталды ойыстардың пайда болу кезеңі, денудациясы кезінде дөрекі уатылатын шөгінділер – конгломераттар мен құмтастар жинақталды.

Юрада теңіз трансгрессиясы Қазақстанның оңтүстік-шығыс бөлігін қамтыды, Қазақ қалқаны пайда бола бастады.

Екінші кезең – мел мен палеоген теңіздің эпиконтинентальды трансгрессиясы тән жаңа платформаның ең жоғары тұрақтану уақыты. Осы кезеңнің шөгінділерін шойылудың, мору қыртысының өнімі – ақ кварцты құмдар, ақ, көк, қызыл түсті және шұбар балшықтар тән. Палеогеннің соңы, неоген және төрттік уақыт тектонды қозғалыстардың жандануымен белгілі. Облыс рельефінің негізгі түссызығы климаттың өзгеруімен, тектондық қозғалыстармен және Батыс Сібірдің мұздануымен байланысты эрозиялы-дендациялы аккумуляциялық үрдістердің ықпалымен төрттік уақытта пайда болды. Су тасқындары мен желдің аккумуляциялық қызметі жер бетінің құрылуында басты роль атқарды.

Павлодар облысының жер беті оңтүстіктен солтүстікке қарай еңіс келеді, теңіз деңгейінен максималды шамасы облыс бойынша оңтүстікке, 350, солтүстікке 100 м, Павлодар қаласында 140-145 метрден аспайды.

Облыс аумағының оңтүстік-шығыстан солтүстік-батысқа қарай аумағын Ертіс өзенінің кең аңғары кесіп өтеді. Аумақтың сол жағалау бөлігі Ертіс-Есім, оң жағалауы Ертіс-Обь өзенаралық бассейніне жатады. Павлодар қаласынан Омбы қаласына дейін шығыс жағынан Құлынды жазығына, ағыстың төменгі жағында Барабин ойпатына жалғасатын жон жатыр.

Құлынды жазығы Сібірдің оңтүстік батысына Ертіс пен Обь өзенаралығында. Жазықтың солтүстік және шығыс бөліктері Ресейдің (Алтай өлкесінің) аумағында. Тек батыс және оңтүстік шеті Қазақстанның (Павлодар мен Шығыс Қазақстан облысы) шегіне кіреді. Құлынды жазығы – абсолютті биіктігі 130-200 м. ойпақты жазық. Үстіңгі 15-20 метрі графий мен мамбатас араласқан төменгі – орта аллювий құмдары. Жаппай өңірлік сутірек болып табылатын неоген балшықтары төселген. Жазық жақсы құрғаған. Ауа райы континенттік.

Азия құрлығының орталығында орналасқан Павлодар облысы арктикалық, қоңыржай және оңтүстік ендіктердің ауа массаларының әсеріне ұшырайды. Осы ауа массаларының әсерінен мұнда континентальді климат типі қалыптасады, бұл типке көктем- жаз кезеңінде құрғақшылық, жоғары жазғы және төменгі қысқы температуралар, жыл бойына жазғы максимуммен атмосфералық жауын - шашын мөлшерініңжеткіліксіз және тұрақсыз болуы және жыл бойы соғатын желдер тән.

Климаттың негізгі сипаты – шұғыл континенттілік: ұзақ және суық қыс (5-5,5 ай), ыстық және қысқа жаз (3 ай). Егіншілік үшін ауа – райының қолайсыз факторларына кеш көктемгі және ерте күзгі үсіктер, жауын – шашынның жеткіліксіз және тұрақсыз қамтамасыз етілуі, күшті желдер, шаңды және құмды дауылдар, қыста қатты аяз жатады.

Жауын – шашынның орташа жылдық мөлшері 200-ден (оңтүстігінде) 310 мм – ге (солтүстігінде) дейін ауытқиды. Мөлшері 300 мм астам жауын – шашын облыстың оңтүстік – батысына түседі (Баянауыл ауданының таулы бөлігі). Сәуір – қазан аралығында облыс бойынша орта есеппен 150-250 мм, қараша – наурыз аралығында 40-120 мм жауын – шашын түседі, немесе жылдың жылы кезеңіне жылдық мөлшердің 75%-ы келеді. Ең көп жауын – шашын 15 маусымнан 15 тамызға дейінгі аралықта жауады.Жауын – шашынның максимумы облыстың солтүстік аудандарында шілде айында және 20 маусымнан 20 шілде аралығында аумақтың қалған территориясында,кей жылдары ол мамыр айына сәйкес келуі мүмкін, бұл 9-12 жылда бір рет байқалатын құбылыс. Орташа жылдық ауа температурасы (Кесте 3 – те көрсетілген) облыс бойынша оң мәнді және оңтүстікке қарай артады.Сөйтіп, орташа жылдық температура қоңыржай-құрғақдалалы аймақ0,0-1,00, құрғақ дала - 1,0-2,00 және шөлді – дала зонасында - 2,50 астам құрайды.Ең жоғарғы орташа жылдық температура таулы орманды - дала зонасында байқалады, мұнда 3-3,50.

Агроклиматтық қатынаста Павлодар облысы үш зонаға бөлінеді: орташа шөлейтті, құрғақшыл және құрғақ. Мұндай аудандастырудың негізіне агрометеорологиялық көрсеткіштер – басқа табиғи факторлармен (топырақ, жер бедері және т.б.) қоса, жылу мен ылғалдың қатынасын сипаттайтын гидротермиялық коэффициент (ГТК), вегетациялық кезеңде жауын – шашынның таралуы алынған (Сурет 2 – де көрсетілген).

Сурет 2 – Агроклиматтық аудандастыру

Орташа шөлейтті зона. Бұл зонаға Ертіс ауданының солтүстік бөлігі (Ресейдің Омбы облысымен шектесетін шаруашылықтар), Железин және Қашыр аудандары, Успен ауданының солтүстік бөлігі кіреді (Сурет 2 – де көрсетілген). Орташа шөлейтті зонаға Баянауыл ауданының таулы бөлігі кіреді, аязсыз кезең мұнда 4 айға дейін созылады, оң мәнді температуралар 10-2450 градустан жоғары. Жауын- шашынның жылдық мөлшері 300-310 мм, жылы кезеңде - 240-245 мм, интенсивті вегетация кезеңінде - 120-125 мм.

Құрғақшыл зона. Бұл зонаға Ертіс ауданының оңтүстігі (Ресейдің Омбы облысымен шектесетін шаруашылықтарынан басқа), Ақтоғай ауданының солтүстік бөлігі, Қашыр және Успен аудандарының оңтүстігі, Павлодар ауданының солтүстігі, Шарбақты және Аққу аудандары, сонымен қатар Баянауыл ауданының орталық бөлігі (дала) кіреді. Бұл зонаның гидротермиялық көрсеткіші - 0,8-0,5. Жауын- шашынның жылдық мөлшері 230-260мм, жылдың жылы кезеңінде - 180-220мм, интенсивті вегетация кезеңінде (мамыр-шілде) - 90-120 мм. Оң мәнді температуралар жиынтығы 10 градус -2200-2450 жоғары. Аязсыз кезең – шамамен 4 айға созылады. Қыстың соңында қар жамылғысының биіктігі 15-20 см- ге жетеді.

Құрғақ зона. Бұл зонаға Ақтоғай және Павлодар ­аудандарының оңтүстігі, Ақсу және Май аудандары, Баянауыл ауданының солтүстік және шығыс бөлігі кіреді. Гидротермиялық көрсеткіш - 0,5 кем. Оң мәнді температуралар 10 градус -2450-2600 жоғары. Жылдық жауын- шашын мөлшері -230-190мм. Кезең ішінде 10°С-145-180мм, ауыл шаруашылық өнімдерінің интенсивті вегетациясы кезеңінде (мамыр-шілде) 70-90 мм жоғары болады. Аязсыз кезеңнің ұзақтығы 4 айдан астам уақытқа созылады. Қыстың соңында қар жамылғысының биіктігі 15 см- ден төмен [7, б. 13 - 16; 8, б. 10 - 11].

Агроклиматтық қатынаста Павлодар облысының территориясы тұрақсыз. Аудандастыруды ылғал және жылумен қамтамасыз етілу шарттары бойынша жасалды, мұнда тежеуші фактор болып табылатын аудандастырудың негізіне территорияның жылу қамтамасыз етілуі алынды.

Ылғалмен қамтамасыздандырылу көрсеткіші ретінде өсімдіктердің өсіп өнуі кезеңнің гидротермиялық көрсеткіші (ГТК) пайдаланылады.

ГТК 10 градустан жоғары температура кезеңде жауын – шашын мөлшері, бұл кезең ішінде 10 есеге қысқартылған температулар жиынтығына бөлінген. Вегетациялық кезеңнің жылумен қамсыздандырылу көрсеткіші ретінде 10 градустан жоғары температулар жиынтығы кезеңіндегі белсенді температуралар жиынтығы пайдаланылады, яғни ауыл шаруашылық дақылдарының өніп - өсуі кезеңіндегі көрсеткіштері.

Облыс территориясы ылғалдану көрсеткіші бойынша негізгі 3 зонаға ажыратылды: орташа шөлейтті (ГТК = 0,7-0,9), құрғақшыл (ГТК = 0,5-0,7), құрғақ (ГТК = 0,4 - 0,5). Орташа шөлейтті зона жылумен қамсыздандырылу деңгейіне байланысты екі ауданға бөлінеді: 10 градустан жоғары температулар жиынтығы 2200 градустан мөлшеріндегі қалыпты жылы және 2200-2350 градус температуралар жиынтығына жететін аудан. [9, б. 54; 10, б. 26]. Осы көрсеткіштерді сараптай келе, Павлодар облысының аумағы төрт агроклиматтық ауданға ажыратылды.

Іа. ГТК=0,8-0,9 және 10 градустан жоғары 2200 градус мөлшеріндегі температуралар жиынтығымен орташа шөлейтті қалыпты жылы агроклиматтық аудан,

Іә. ГТК = 0,7-0,8 және 2200 – 2350 градус температуралар жиынтығымен орташа шөлейтті жылы аудан.

ІІ. ГТК = 0,5-0,7 және 2300-2500 градус температуралар жиынтығымен құрғақшыл аудан.

ІІІ. ГТК = 0,4-0,5 және 2400-2550 градус температура жиынтығымен құрғақ аудан.

Іа. Орташа шөлейтті қалыпты жылы аудан Павлодар облысының қиыр солтүстігін алып жатыр. Бұған Железин ауданының солтүстік бөлігі кіреді. Ол облыстың анағұрлым ылғалды және салқын ауданы (Баянауыл ауданының таулы өңірін санамағанда). Жауын – шашынның жылдық мөлшері солтүстігінде 310 мм- ден оңтүстігінде 285 мм- ге дейін ауытқиды, жылы кезеңде 165-190 мм мөлшерінде түседі. Тұрақты қар жамылғысы 150-155 күнге дейін сақталады, қар жамылғысының қалыңдығы - 23-25 см, қардағы су қоры - 65-75мм. Өсімдіктердің белсенді вегетациялық кезеңі (10 градустан жоғары) 130-135 күнді құрайды, аязсыз кезең - 110-115 күн.

Мұндай агроклиматтық жағдайлар жаздық астық тұқымдастардың ертерек пісетін түрлерін өсіруге анағұрлым қолайлы. Мұнда жылу жаздық бидай, арпа, сұлы, ерте өсіп- өнетін жүгері, тары, бұршақ, ерте және орташа сұрыпты күнбағыс, зығыр, картоп және де көкөніс дақылдарының өсуі үшін жеткілікті.

Іә. Орташа шөлейтті жылы аудан Железин ауданының оңтүстік бөлігін, Ертіс ауданының солтүстігін, Қашыр ауданының басым бөлігін және Успен ауданының солтүстік бөлігін алып жатыр. Бұған сонымен қатар Баянауыл ауданының таулы аймағы да кіреді. Тұрақты қар жамылғысы 145 - 150 күнге дейін болады, қар жамылғысының қалыңдығы 15-23см, қардағы су қоры 45-65 мм.

Ауданның басым бөлігінде жылына 250-290 мм жауын- шашын түседі, ал Баянауылдың таулы аймақтарының оңтүстігінде - 300 мм астам құрайды. Бұл кезеңде 145-185 мм жауын- шашын түседі, аязсыз кезең солтүстікте 115 күн, оңтүстігінде 120 күнді құрайды [11, б. 26 - 28; 12, б. 54 - 59].

Мұнда барлық ауыл шаруашылық мәдени дақылдардың өсуіне жылу жеткілікті мөлшерде. Бұл аудан қарқынды егіншілік зонасы болғанымен, егістердің жылумен қамсыздандырылуы жеткіліксіз, осыған байланысты өсінділерді сумен қамтамасыз етуге бағытталған агротехникалық шаралар кешені жүргізілуі қажет. Мысалы, ауданның солтүстігінде орналасқан Михайловка станциясында жаздық бидайдың қалыпты өсіп- өнуі үшін шамамен 390мм ылғал қажет. Мұнда орташа көпжылдық ылғал ресурстары (вегетацияға кеткен жиынтық шығын) шамамен 200 мм құрайды. Бұған ауыл шаруашылық дақылдарының төмен деңгейде өсіп – өнуі дәлел.

ІІ. Құрғақшыл жылы агроклиматтық аудан облыстың анағұрлым орталық бөлігін алып жатыр. Ол Ертіс ауданының жартысын, Ақтоғай, Қашыр ауданының оңтүстік бөлігін, Ақсу, Павлодар, Шарбақты аудандарының басым бөлігін, Успен ауданының жартысын, Аққу ауданының кішігірім оңтүстік бөлігін, Май ауданының оңтүстік – батыс бөлігін, Баянауыл ауданының солтүстік бөлігін алып жатыр.

Тұрақты қар жамылғысының ұзақтығы 120-145 күн. Қар жамылғысының қалыңдығы солтүстікте 20 см- ден оңтүстікте 10 см-ге дейін. Жауын – шашынның орташа жылдық мөлшері 225-280 мм. Аязсыз кезең 115-130 күнді құрайды.

Мұнда егістіктердің өсіп дамуына ылғалдылықтың жетіспеушілігі кедергі келтіреді.

ІІІ. Құрғақ жылы агроклиматтық аудан облыстың оңтүстік – шығыс бөлігін алып жатыр. Оның құрамына әкімшілік аудандары кіреді: Аққу ауданының басым бөлігі, Ақсу оңтүстік – шығыс бөлігі, Май және Баянауыл ауданының кішігірім солтүстік - шығыс бөлігі. Мұнда тұрақты қар жамылғысы 120-135 күнге дейін сақталады. Қар жамылғысының қалыңдығы 10-15 см, қардағы су қоры 30-45 мм. Орташа жылдық жауын – шашын мөлшері 215-240мм. Аязсыз кезең 125-130 күнге тең [13, б. 69 - 71; 14, б. 87 - 88].