Se exploraron los efectos del régimen de riego y diferentes fuentes de fertilizantes en las respuestas eco-fisiológicas y características de rendimiento de la cabeza de dragón en un experimento factorial basado en un diseño de bloques completos al azar con 12 tratamientos y 3 repeticiones en la temporada de cultivo de 2019. Los tratamientos incluyeron seis fuentes de fertilizantes diferentes (estiércol animal, vermicompost, estiércol de aves, biofertilizante, fertilizante químico y control) y dos regímenes de riego (de lluvia y riego suplementario). Los resultados indicaron los efectos positivos del riego suplementario y la aplicación de vermicompost, estiércol de aves y estiércol animal al aumentar la absorción de nutrientes (fósforo y potasio) y mejorar los contenidos relativos de agua, los contenidos de clorofila y carotenoides, y el porcentaje de aceite fijo de la cabeza de dragón. Las actividades de catalasa, ascorbato peroxidasa y superóxido dismutasa disminuyeron en las plantas de secano, mientras que la aplicación de fertilizantes orgánicos aumentó la actividad de las enzimas antioxidantes. El mayor rendimiento de grano (721 kg ha), rendimiento biológico (5858 kg ha), flavonoides totales (1.47 mg g DW), fenoles totales (27.90 mg g DW), rendimiento de aceite fijo (200.17 kg ha) y rendimiento de aceite esencial (1.18 kg ha) se observaron en plantas tratadas con vermicompost bajo riego suplementario. Por lo tanto, se recomienda que se utilicen fertilizantes orgánicos como vermicompost y estiércol de aves para sustituir los fertilizantes químicos. Estas prácticas pueden ayudar a popularizar los cultivos orgánicos utilizando riego de lluvia y riego suplementario.