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El variograma es esencial para la estimación local y mapeo de variables en estudios de suelo. En la práctica debe ser estimado empíricamente lo que puede implicar considerable esfuerzo de muestreo. La densidad de muestro es siempre un compromiso entre la precisión y el costo; en suelos laboreados, el muestreo debe ser lo suficientemente denso para permitir estimar distintas fuentes de variación espacial tanto en sentido horizontal como vertical. Un muestreo multietápico, considerando grillas anidadas con escala incrementadas de una etapa a la otra, constituye una herramienta para evaluar la suficiencia de las escalas de muestreo en la estimación de variabilidad espacial. En este trabajo se usan modelos jerárquicos lineales mixtos y REML para estimar los componentes de varianza asociadas a cada nivel de muestreo, realizado sobre una grilla anidada, y a dos profundidades en un estudio de suelo donde se determinan variables, realacionadas a propiedades físicas y químicas, en cada muestra. Por acumulación de los componentes, comenzando desde la grilla de escala más fina (o menor lag entre muestras), se obtuvo una aproximación de un variograma para análisis de variabilidad horizontal y por el agregado del factor profundidad en el modelo se exploró la variabilidad vertical a través de la prueba de homogeneidad de patrón de covarianzas ente ambas profundidades. Se observó que en la mayoría de las variables si bien existen diferencias en el valor medio entre ambas profundidades, la estructura de covarianzas no difiere significativamente.