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喜气候温暖湿润，夏季凉爽，冬季有雪而不严寒，并且产地年平均温度在13℃，极端低温-8℃，极端高温24℃左右，无霜期230天；年降水量1500毫米，年平均相对湿度82%。土壤为酸性山地黄壤、紫色土或冲积土，pH值4.5~5.5。多生于山谷或山麓附近地势平缓、土层深厚、湿润或稍有积水的地方，耐寒性强，耐水湿能力强，在轻盐碱地可以生长为喜光性树种，根系发达，生长的快慢常受土壤水分的支配，在长期积水排水不良的地方生长缓慢，树干基部通常膨大和有纵棱。喜光，不耐贫瘠和干旱，净化空气，生长快，移栽容易成活。适应温度为零下8度~24度。
分布于湖北、重庆、湖南三省交界的利川、石柱、龙山三县的局部地区，垂直分布一般为海拔750~1500米。稀有种。水杉是世界上的孑遗植物。远在中生代白垩纪，地球上已出现水杉类植物，并广泛分布于北半球。冰期以后，这类植物几乎全部绝迹。
在欧洲、北美、和东亚，从晚白垩至新世的地层中均发现过水杉化石，二十世纪四十年代中国的植物学家在湖北、四川交界的谋道溪（磨刀溪）发现了幸存的水杉巨树，树龄约400余年。后在湖北利川县水杉坝与小河发现了残存的水杉林，胸径在20厘米以上的有5000多株，还在沟谷与农田里找到了数量较多的树干和伐兜。随后，又相继在四川石柱县冷水与湖南龙山县珞塔、塔泥湖发现了200~300年以上的大树。
水杉有“活化石”之称。它对于古植物、古气候、古地理和地质学，以及裸子植物系统发育的研究均有重要的意义。在湖北利川设立了水杉种子站，建立了种子园，加强了母树的管理，对5000多株林木进行逐株建档，采取了砌石岸、补树洞、开排水沟、防治病虫害等保护措施，并加速育苗和造林。龙山、石柱对水杉大树采取了挂牌保护。
水杉栽植季节从晚秋到初春均可，一般以冬末为好，切忌在土壤冻结的严寒时节和生长季节（夏季）栽植，否则成活率极低。苗木应随起随栽，避免过度失水。如经长途运输，到达目的地后，应将苗根浸入水中浸泡。大苗移栽带土球，挖大穴，施足基肥，填入细土后踩实，栽后要浇透水。旺盛生长期要追肥，一般追1次，注意松土、锄草。
锄草松土即清除杂草、藤本，疏松土壤增强透气性，改善理化性能，创造舒适良好的土壤环境空间，提高根系生命功能，促进其健壮快速生长，为水杉丰产夯实基础。每年锄草松土2次，在5~6月、8~9月水杉旺盛生长前期抚育效果佳。
