Sumber air utama yang digunakan pada daerah yang didominasi oleh geologi karst yaitu air tanah. Lahan karst memiliki kondisi air permukaan yang kering, terutama pada musim kemarau, sehingga masyarakat yang tinggal di sekitar lahan karst mengalami kesulitan mendapatkan air. Namun, lahan karst memiliki sistem aliran air bawah tanah yang memiliki potensi simpanan air. Penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi kelas imbuhan air tanah dan sebaran spasial pada lahan karst, serta mengkaji faktor penentu kelas imbuhan air tanah pada lahan karst. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui kualitas air pada air tanah. Pengambilan sampel dilakukan dengan cara purposive sampling. Wilayah penelitian dibagi menjadi 16 SPL, dan tiap SPL diambil 3 titik sampel sehingga didapat 48 titik sampel. Metode yang digunakan untuk mengetahui kelas imbuhan air tanah yaitu dengan metode APLIS. Parameter yang digunakan untuk menentukan kelas imbuhan air tanah adalah ketinggian, kemiringan lereng, infiltrasi, jenis tanah, dan litologi. Parameter tersebut diberi skor dan dihitung dengan bobot masing-masing. Parameter kualitas air yang diuji adalah kesadahan air, pH, besi (Fe2+), dan daya hantar listrik (DHL). Analisis data yang dilakukan meliputi analisis ANOVA dengan tingkat kepercayaan 95%, uji lanjut Duncan dengan tingkat kepercayaan 95%, dan uji korelasi.
Hasil penelitian menunjukkan kelas imbuhan air tanah pada wilayah penelitian termasuk kelas sedang (40-60%) seluas 797,3 ha dan kelas tinggi (60-80%) seluas 1.644,37 ha. Sebaran imbuhan air tanah di wilayah penelitian yaitu Desa Gumiwang Lor (sedang 123,7 ha dan tinggi 99,7 ha), Desa Pulutan Wetan (sedang 86,3 ha dan tinggi 199,1 ha), Desa Pulutan Kulon (sedang 220,39 ha dan tinggi 499,53 ha), Desa Mlopoharjo (sedang 89,87 ha dan tinggi 424,89 ha), Desa Wuryantoro (sedang 9,57 ha dan 240,78 ha), dan Desa Genukharjo (sedang 267,38 ha dan tinggi 180,38 ha). Kualitas air pada sumber air tanah menunjukkan tidak ada pencemaran sehingga memenuhi baku mutu. Faktor yang menentukan kelas imbuhan air tanah adalah fraksi pasir. Upaya konservasi yang direkomendasikan untuk lahan karst di wilayah penelitian adalah dengan penambahan bahan organik pada penggunaan lahan yang memiliki tekstur tanah silty clay.