农田土壤是高度的不均一体，多种自然因素如地形变化、侵蚀状况，以及人为影响的耕作和施肥措施等都会对农田土壤的不均一性产生重要影响。根据新修订的监测手册，长期观测采样地确定之前，应进行整个田块土壤肥力空间变异度的测定，了解其变异的规律和界限，确定采样方式。
     根据2004年上报的土壤监测数据统计，2004年有12个站（8个农业站、3个荒漠站、1个沼泽站）进行农田综合观测长期采样地土壤养分空间变异调查，类型包括位于南方丘陵地区的红壤、紫色土和水稻土；黄淮海平原潮土、盐化潮土和潮褐土、下辽河平原的潮棕壤；黄土高原的黑垆土；奈曼和沙坡头的风沙土；三江平原由沼泽开发的白浆土，基本覆盖CERN主要农田生态系统类型。调查的空间尺度范围是825-4000m²,按田块形状以5×5（或7×5，5×20）网格法采样。统计结果表明，农田土壤有机质平均空间变异系数为13.41%,开垦多年的千烟洲水稻土和长武黑垆土有机质空间变异<5%；黄淮海平原、辽河平原以及奈曼、沙坡头多年开垦的农田有机质空间变异<15%；南方丘陵区红壤有机质空间变异11-17%，盐亭紫色土新平整的旱地和临泽由果树改为农田的水浇地有机质空间变异较大，分别为27.6%和24.5%，影响农田土壤有机质空间变异的因素主要是耕作年限和利用方式的改变。
       农田综合观测场长期采样地土壤空间变异调查提供了长期监测时空变化的基础数据。