Sistem pertanian di Kabupaten Madiun menerapkan tiga sistem pengelolaan sawah yaitu organik, semi organik dan anorganik. Penerapan sistem pertanian konvensional dapat mengakibatkan penurunan kandungan unsur hara dan simpanan C-organik tanah. Ketersediaan bahan organik tanah akan meningkatkan keberadaan cacing tanah. Penilaian kesuburan tanah merupakan salah satu hal penting yang dilakukan untuk meningkatkan hasil yang optimal dan berkelanjutan dalam ekosistem pertanian. Sehingga perlu adanya penilaian kesuburan tanah untuk mengetahui status kesuburan tanah untuk meningkatkan populasi cacing tanah. Penelitian ini bertujuan untuk menilai indeks kesuburan tanah, pengaruh indeks kesuburan tanah terhadap populasi cacing tanah, dan memberikan upaya rekomendasi yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kesuburan tanah sawah organik, semi organik, dan anorganik terhadap populasi cacing tanah di Kabupaten Madiun. Penelitian ini menggunakan metode kualitatif deskriptif eksploratif dengan pendekatan survei. Pengambilan sampel tanah dilakukan dengan metode random sampling dan pengambilan sampel cacing dengan metode monolit tanah. Parameter kesuburan tanah dan populasi cacing tanah yang diamati meliputi pH, C-organik (%), N-total (%), P-total (%), K-tersedia (me/100g), KTK (me/100g), Ca-dd (me/100g), Na-dd (me/100g), Mg-dd (me/100g), KB (%), Kepadatan populasi (ekor/m2), Panjang rata cacing (cm), Berat total cacing (gr), dan Identifikasi jenis cacing.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa status kesuburan tanah berpengaruh nyata terhadap sistem pengelolaan sawah dengan indeks tertinggi terdapat pada pengelolaan semi organik 0,82 (kelas tinggi) dan terendah pada pengelolaan organik 0,78 (kelas tinggi). Parameter populasi cacing tanah meliputi kepadatan populasi cacing, panjang rata cacing, berat total cacing dan jenis cacing tanah. Kepadatan populasi cacing menunjukkan berpengaruh nyata terhadap sistem pengelolaan sawah. Kepadatan populasi cacing tertinggi pada pengelolaan organik (4,19 ekor/m2) dan terendah pada pengelolaan anorganik (1,72 ekor/m2). Kepadatan cacing tanah dipengaruhi oleh C-organik dan N-total. Panjang rata cacing dan berat total cacing menunjukkan tidak berpengaruh nyata terhadap sistem pengelolaan sawah.  Jenis cacing tanah yang ditemukan yaitu Lumbricus sp., Pontoscolex, Pheretima sp. Berdasarkan uraian diatas kesuburan tanah dan populasi cacing tanah dapat ditingkatkan dengan penggunaan bahan organik melalui kombinasi pupuk organik dan pupuk anorganik.