Tanah pasir merupakan tanah marginal yang umumnya memiliki kualitas tanah yang rendah. Hal ini terkait dengan adanya faktor pembatas dalam mendukung pertumbuhan tanaman seperti kandungan bahan organik, unsur hara, serta kemampuan memegang air rendah. Upaya untuk meningkatkan kualitas tanah pasir dapat dilakukan dengan memasukkan bahan organik berupa Azolla microphylla dan pupuk kandang ayam. Tujuan dilakukannya penelitian ini untuk mengetahui pengaruh azolla dan pupuk kandang ayam terhadap indeks kualitas tanah dan indeks panen padi pada tanah. Penelitian dilaksanakan di Rumah Kaca, Fakultas Pertanian UNS. Penelitian menggunakan percobaan pot dengan metode Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial yang terdiri dari 2 faktor dan diulang 3 kali. Faktor I yaitu dosis Azolla segar (0, 50, 100, 150) ton/ha. Faktor II adalah dosis pupuk kandang ayam (0, 20, 40) ton/ha. Dengan demikian terdapat 36 pot percobaan. Parameter yang diamati meliputi indikator kualitas tanah yaitu sifat fisika (Kapasitas memegang air tanah, bobot volume tanah dan porositas tanah), kimia (pH, C-organik, N-total, P-tersedia, Ktersedia, KTK dan KB), biologi tanah (C biomassa mikroba) dan parameter tanaman meliputi tinggi tanaman, jumlah daun, gabah kering panen, berat segar brangkasan serta indeks panen padi. Perhitungan nilai indeks kualitas tanah dengan metode PCA (Principal Component Analysis). Data yang diperoleh dianalisis statistik dengan menggunakan ANOVA (Analisis of Variance) taraf kepercayaan 95%. Apabila hasil ANOVA signifikan maka diuji lanjut dengan Uji DMRT (95%). Untuk mengetahui keterkaitan atau hubungan antar parameter digunakan uji korelasi pearson. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan azolla dan pupuk kandang ayam nyata meningkatkan indeks panen padi dan indeks kualitas tanah pasir. Azolla 100-150 ton/ha dengan pupuk kandang ayam 40 ton/ha (A2M2) memberikan indeks kualitas tanah tertinggi yaitu sebesar 0,36 dengan kelas sedang. Sedangkan, Indeks panen tertinggi (0,256) terdapat pada perlakuan azolla dengan dosis 100 ton/ha dengan pupuk kandang ayam 20 ton/ha (A2M1).