Peningkatan permintaan padi sebagai bahan pangan pokok tidak sebanding dengan jumlah produksinya. Pemanfaatan lahan marginal pasir pantai dapat menjadi salah satu solusi, namun lahan tersebut memiliki produktivitas rendah karena faktor pembatas fisik, kimia, dan biologi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian Azolla microphylla dan pupuk kandang sapi terhadap kualitas tanah dan indeks panen padi pada lahan pasir pantai serta mendapatkan dosis terbaik. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode Rancangan Acak Kelompok Lengkap (RAKL) dengan 2 faktor. Faktor I yaitu A1= Azolla 0 ton/ha (tanpa azolla), A2= Azolla 14,28 ton/ha dan faktor II yaitu S1= pupuk kandang sapi 50 ton/ha, S2= pupuk kandang sapi 100 ton/ha, dan S3= pupuk kandang sapi 150 ton/ha. Parameter yang digunakan dalam penelitian meliputi indikator sifat fisika (kapasitas lapang, berat volume, dan porositas), kimia (C-Organik, N-Total, PTersedia, K-Tersedia, Kapasitas Tukar Kation, Kejenuhan Basa, pH), dan biologi tanah (C-Biomassa Mikroba), serta parameter tanaman (berat segar brangkasan dan gabah kering panen). Perhitungan Indeks Kualitas Tanah (IKT) menggunakan metode Principal Component Analysis (PCA). Berdasarkan hasil uji PCA terdapat sembilan indikator yang berpengaruh terhadap indeks kualitas tanah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Azolla microphylla berpengaruh nyata terhadap indeks kualitas tanah dan indeks panen padi. Azolla microphylla dengan dosis 14,28 ton/ha memberikan nilai indeks kualitas tanah sebesar 0,26 (rendah) dan indeks panen sebesar 21,58. Interaksi Azolla microphylla dan pupuk kandang sapi berpengaruh tidak nyata terhadap indeks kualitas tanah dan indeks panen, namun pemberian azolla dosis 14,28 ton/ha dan pupuk kandang sapi 150 ton/ha (A2S3) memberikan nilai indeks kualitas tanah tertinggi sebesar 0,274 dan indeks panen sebesar 25,21.