Изучение явлений природы, в том числе и почвенных процессов, на современном уровне невозможно без применения математических методов исследования, позволяющих более глубоко понять взаимосвязь процессов и закономерностей.
Эти методы открывают исключительно огромные возможности не только для обработки эмпирических данных, но и в целом для постановки и планирования по-новому экспериментов, моделирования и прогнозирования сложных процессов.
Вариационно-статистические методы в почвоведении и агрохимии используется давно в связи с оценкой достоверности экспериментальных данных и более объективным выбором объектов и методов анализа, а также при агрохимических исследованиях почв и обработке данных полевых опытов. Они позволяют оценить степень пространственного варьирования агрохимических показателей при изучении взаимосвязей свойств почв с окружающей средой при поиске оптимальных условий возделывания сельскохозяйственных культур.
Почва — своеобразная, саморегулирующая система — продукт воздействия многих факторов, в том числе климата, растительности, техногенного воздействия человека и поэтому обладает большой как вертикальной, так и горизонтальной неоднородностью. Определение в почве любого показателя является в известной степени случайной величиной, оценка которой может иметь только вероятностный характер. Поэтому применение вариационно-статистических методов при изучении объектов биосферы (почв, растений, вод и т. д.) позволяет извлекать из наблюдений максимально возможную информацию, которой можно придать точную математическую формулировку, что делает наши выводы более полными и объективными.
Одним из важнейших инструментов познания на современном этапе является моделирование. При этом модели могут быть выражены словесно, графически, математически или другими способами. Графические способы являются наглядным выражением процессов и закономерностей взаимосвязи явлений. Математическая модель наиболее точно выражает эту взаимосвязь в виде уравнения или системы уравнений, параметры которых отражают количественные соотношения основных факторов движущих сил объекта.
В агрохимии и почвоведении в моделирование входит построение вероятностно-статистических моделей вещественного состава, характеризующих комплекс доверительных интервалов содержания механических фракций, гумуса, элементов питания и др., а также корреляционных и регрессионных моделей зависимостей между свойствами почв, почвой и растением и т. п.