日军在攻下第52军两处警戒阵地的同时，也攻占了第52军在新墙河北岸下燕安、马家院等前进阵地的重要据点。第52军部队被迫撤退到新墙河南岸。
关麟征在接到第52军在新墙河北岸全部警戒阵地和前进阵地失陷的报告后，立即命令第37军除留下1个师守备营田外，余皆调至新墙河南岸，协同第52军守备新墙河南岸阵地。第37军原防线交给前来增援的第70军守备。
关麟征，陕西户县人，原名关志道。因在报考黄埔军校时是顶了别人“关麟征”的名字而去的，以后，便一直使用关麟征这个名字。1933年2月底，担任第25师师长的关麟征从鄂豫皖“剿匪”前线开赴长城古北口抗日前线，开始了他一生戎马生涯的黄金时代。
抗战全面爆发后，关麟征率部先后转战于河北、河南、山东等战场。在徐州会战中，他率第52军再立战功。战后，被提升为第32军团军团长。与关麟征在徐州会战中交过手的日军板垣征四郎师团长认为：关麟征的1个军“应视为普通###军10个军”。当时国内军事评论家称台儿庄战役中负责防守的孙连仲和负责攻击的关麟征为“孙钢头”和“关铁拳”。随后，关麟征又率部参加了武汉会战。1939年秋，关麟征调任第15集团军副总司令，并奉命代行薛岳的总司令职权。
9月23日晨，日军第6师团和奈良支队先是集中80多门火炮向防守新墙河南岸的第52军第2师阵地猛烈炮击。一小时后炮火延伸，日军第6师团在师团长稻叶四郎中将亲自指挥下，从七步塘附近开始强渡新墙河。奈良支队则在河床较窄的杨林街等处强渡，企图从侧面把第15集团军压迫至洞庭湖东岸进行围歼。
新墙河南岸守军从几乎被炮弹掀翻了一层的薄土中钻出来，守伏在自己的阵地上严阵以待。当渡河日军行到河的中央时，守军轻重火器齐发，一阵猛打，日军被阻滞于河流中间。一时，大和武士肮脏的鲜血污染了新墙河水，日军第一次强渡失败。
湘北：惨烈的前哨战（2）
随后，日军出动10余架战机，对守军阵地狂轰滥炸。防御工事多被炸毁，不少士兵被活活埋在掩体内。但守军并未退缩，待日军第二次渡河时，又奋起阻击。
午后，日军再次以炮火和飞机对守军阵地进行毁灭性炮击和轰炸，同时施放毒气。数十分钟后，第2师第12团阵地工事全部被毁，守军大部分葬身其中。未被炸死的人员也全部中毒，丧失了战斗能力。残暴的日军占领阵地后，用刺刀将他们全部捅死。
第52军军长张耀明令第25师进行反攻，同时又给第2师增拨一个旅的兵力，让师长赵公武亲自率领去阻止日军南下。于是，双方在新墙河边再度展开激战。日落时分，双方仍在新墙河一线对峙着。
营田失守，使关麟征的第15集团军侧翼受到严重威胁。此时，日军第6师团从新墙河正面攻击，奈良支队从右侧压来，营田上村支队又从左侧包抄，第15集团军有被围歼的危险。
关麟征在征得薛岳的同意后，立即命令各军后撤。同时，关麟征又急忙将这一情况电告蒋介石：因营田敌军登陆，为免除新墙河、汨罗江两线同时守势，全部陷于被动，奉长官薛岳指示，集团左翼变更部署如下：（1）第52军以一部留驻阵地占领据点，集结主力，乘敌进出新墙河南岸南犯之际攻击之。（2）抽调第60师控制于新市以南之桥墩附近。（3）第73军（欠第15师）向新开市附近待命。（4）第79军附第95师主力在新市、归义、河夹塘、亘虞公庙占领阵地，一部在湘阴附近，任沿江沿湖之守备。
第15集团军前线各部队接到命令后，于24日边打边退。除第52、第70、第73军留一部固守原据点外，其余撤到汨罗江第二线阵地。
与此同时，薛岳在长沙召开紧急会议商讨对策。最后，会议做出了诱敌至长沙郊区实行反包围与敌决战，进而将其歼灭的作战方案。会后，薛岳将这一方案向蒋介石做了报告，以待裁定。
接着，薛岳令战区直辖第4军及炮兵向岳麓山、长沙及其东北地区前进，占领进攻出发阵地。第9战区前线指挥所则移驻渌口。
就在薛岳准备实行围歼日军的作战计划时，一件意想不到的事发生了。
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砍了脑袋也要坚守长沙（1）
日军轰炸洞庭湖中国海军舰队
自第一次长沙会战打响以来，远在重庆的蒋介石就不断接到有关此次会战的战况汇报。日军一路高歌猛进，第9战区的军队却鲜有胜绩，这令蒋介石心中有些不安。针对当时战场的情况，国民政府军事委员会最高幕僚会议上提出了守与不守长沙的两种作战方案。
蒋介石面对两种方案犹豫了。
若采用固守长沙的方案，蒋介石认为，从当时的情况看，几乎不太可能，前线的国民党军队正不断地向后败退，根本无法阻挡日军前进的步伐，因此他对保卫长沙已不抱希望。另一方面，随着第二次世界大战在欧洲的全面展开，蒋介石已意识到一个旷日持久的更大规模的大战将不可避免。而且随着国际战端的掀开，日本灭亡中国的决心会愈坚，占领全部中国的野心会更切。而中国在当时无力击败日本的情况下，要保证不亡国，以待他日后发制人，只有保存实力，迎接可能的国际形势的变化。可是，如果不守长沙，固然可以保存实力，而且与他的想法很吻合，但长沙那把大火刚刚烧过不久，城市刚刚恢复一点生机，现在又要自动让开通往长沙的大道，全国舆论会再次指向自己。
究竟采取哪一种方案呢？
经过反复沉思，权衡利弊，蒋介石最终还是决定采取不守长沙的方案，避免第9战区与日军硬打硬拼，保存主力，相机歼敌。
决心定下后，蒋介石立即让白崇禧（桂林行营主任，长江以南地区的作战统由其指挥）、陈诚（第9战区司令长官）前往长沙传达方案，并协助薛岳指挥作战。
白崇禧和陈诚到达第9战区时，日军已渡过新墙河。他们在渌口以南一个小车站附近的小学校内临时搭设的指挥所里，见到了正在指挥作战的薛岳。
陈诚向薛岳传达了蒋介石关于不守长沙的作战方案。
薛岳认为，湖南所处战略地位重要，关系到国家民族的生死存亡。作为军人，该誓死保卫它。而且他还表示要与长沙共存亡。
在白崇禧和陈诚看来，最高统帅部的决定无疑更加正确，而且他们此行的主要目的就是让薛岳能够坚决执行最高统帅部的作战方案。可是无论二人怎么劝说，薛岳一再坚持要守长沙。白崇禧无奈，只好搬出蒋介石，要其服从命令。
“将在外，君命有所不受”。薛岳一副豁出去的激动，“就是砍了我的脑袋，长沙城我也绝不放弃！”
陈诚觉得这样争论下去无济于事，只会有碍军机。因此，他和白崇禧商量后决定将薛岳的意见报告给蒋介石，以便重新做出裁决。
姑且不论薛岳究竟出于何目的非要坚守长沙不可，不过，日军这次还真的未能攻进长沙。这一点确实出乎蒋介石的意料。
当新墙河南岸的国民党军队有计划地撤向汨罗江防线时，日军第6师团、奈良支队紧追不放，跟踪南下。然而，被国民党军队和当地民众早已破坏了的交通道路，令日军的机械化优势无从施展，只能在国民党军队的屁股后面徒步跟进。
25日凌晨，日军迫近汨罗江北岸。第52军主力向汨罗江南岸转移。继而，日军开始架设浮桥，准备渡过汨罗江。但日军的第一次试渡被汨罗江南岸的守军打退了。于是，日军便改变策略。他们派出一部分日军换上中国老百姓的服装，装扮成难民，在国民党军队结合部的间隙中偷渡过江，窜到新市，准备里应外合，配合主力强渡。
同一天，日军上村支队也由西向东进犯，并攻占了归义。
第70军奉命对进占新市和归义的日军进行反击，但只克复了归义，新市仍被日军占领着。
26日，日军猛攻汨罗江南岸守军阵地，激战竟日，未能突破守军主阵地。此时，日军第33师团仍被第20军顽强阻击于幕阜山福石岭地区，日军企图在平江地区围歼第15集团军的计划破产。
就在冈村宁次为自己围歼第15集团军的计划破产而失望时，薛岳准备在长沙郊区与日军决战的作战方案却得到了批准。
蒋介石在看到薛岳报来的这个作战方案后，立即电示薛岳：“着准备6个师兵力，位置于长沙附近，亲自指挥，乘敌突入长沙之际，侧击而歼灭之。”
此时，赣北和鄂南战场的国民党军队经过节节抵抗，已经成功地阻滞了日军第106师团、佐枝支队及第33师团与湘北日军的会合，薛岳觉得围歼湘北正面战场日军主攻部队的时机成熟了。
于是，薛岳在得到蒋介石的批准后，令第52、第70军各留两个团的兵力在汨罗江阵地继续阻击日军南下，其余部队则全都退到长沙及其以北地区。同时，他将战区司令部紧急拟制的《在长沙以北地区诱敌歼灭战之指导方案》通晓各部：战区以一部埋伏于福临铺、桥头驿附近及其以北地区，以有力部队控制于金井及福临铺以东地区，俟敌进入伏击区域，突起包围敌人而歼灭之。
在这个作战方案中，薛岳将战区部队划分为野战、警备、决战、预备兵团四种，并规定了各兵团的任务：
1、野战兵团以游击战术，破坏敌交通、通信，袭击敌辎重，断绝敌补给，以达尾击之任务。
2、警备兵团，以逐次诱击，节节抵抗之战法，达成诱敌至伏击区之任务。但敌如前进迅速，则必须迟滞其行动至一周以上，使其携行之粮弹用尽为止，尔后归还为决战兵团之预备队。
砍了脑袋也要坚守长沙（2）
3、决战兵团以一部为伏击部队，运用伏击战法，先按其入伍前之职业及个性，分别化装为士农工商，潜入伏击区，俟敌进入后，突起猛袭，捕杀敌各级指挥官，破坏敌通信，使敌混乱，不能做有计划之行动，积极协同侧击部队，内应外攻，以达成消灭敌之任务。
4、决战兵团以主力为侧击部队，以侧面攻击之战法，乘敌遭伏击混乱之际，猛力侧击包围敌人，以达成歼灭战之任务。
5、预备兵团，以要点防御战法，达成守备后方要点之任务，如决战失败时，所守备之要点为阵地之骨干，于决战兵团要加强力量时，仍可使用于决战方面。
为了发挥民众力量，破坏敌人交通，确保决战的胜利，薛岳又重申了会战前所制定的民众组织、交通、通信、城垣破坏及物资藏匿的方法。
关于民众组训：
1、将战地民众，以保为单位，分别组成侦探、交通、救护、输送、宣传、慰劳等队，并分别授以侦探、通信、道路破坏、修筑、看护、担架、输送、宣传、慰劳等常识。
2、敌侵入战地时，所有青年壮丁男女均分任侦探、交通、救护、输送、宣传、慰劳等工作，老幼者一律离开公路、铁路、驿路30华里以外山中安全区内，使敌人深入后，不见一人，如盲人瞎马，无从探悉本军情况及交通状况。
关于交通、通信及城垣之破坏：
1、将预定作战区之公路、铁路、驿路彻底破坏，使之通塘、通河、化田、蓄水、还山。
2、部队转进时，将通信迅速撤收，或彻底破坏，使敌不能利用。
3、将预定作战区之城垣彻底拆除，使敌占领后，毫无凭借。
关于物资疏散及储藏：
将预定作战区之物资，竭力向后方疏散。民众之必需品，也须藏匿至距公路、铁路、驿路、水路30华里以外之安全山中，使敌深入后，一无所获。
27日，第9战区按照在长沙地区与日军决战的计划调整部署：以第2、第25、第195、第60、第77、第59师共6个师，埋伏于福临铺、上杉市、桥头驿地区和长沙及其以东地区；第70军转移至浏阳河以南株洲、渌口市等地，沿湘赣铁路和渌水布防；第4军占领湘潭、下摄司、渌口市之线；第79军一个师确保幕阜山根据地，2个师协同第20军攻击桃树港之日军第33师团。
9月28日，日军奈良支队经瓮江向平江迂回，准备策应其第33师团作战。日军第6师团、上村支队由汨罗江畔开始分路南进。上村支队在三姐桥、栗桥陷入第77师伏击圈。第6师团一部1000余人在福临铺遭第195师伏击，受到重创。29日，由新市经金井南下的日军第6师团一部3000余人又在石门痕遭到第195师的伏击。
数次遭到伏击的日军跌跌撞撞，本想继续南下，无奈心有余而力不足。只有一部日军于30日突破了国民党军在捞刀河的阵地，占领了长沙以北30多公里的永安市，这是日军此次南侵所到达的最远的地方。
国民党军第25、第60、第195师则继续向永安市、上杉市、石门痕日军猛烈反攻，日军已无力再南进。
坐镇咸宁指挥作战的冈村宁次自此次会战打响以来，接到的几乎全是属下报捷的消息：赣北第106师团和佐枝支队正按计划向湘北挺进；鄂南第33师团正向汨罗江上游推进；湘北第6师团、奈良支队、上村支队已突破国民党军新墙河、汨罗江两道防线，看来拿下长沙已是指日可待了。
谁知，就在这时，战场形势突然发生急剧变化。赣北日军硬是被国民党军队给拖住了后腿，无法前进；鄂南日军虽到达汨罗江上游，却被阻滞在龙门厂、长寿街一带无法西进与湘北日军主力会合；湘北日军在突破国民党军两道防线后，国民党军队已经不再死守阵地，而是采取且战且退的较为灵活的战术，而日军则开始不断遭到伏击。这令冈村宁次大惑不解。
冈村宁次一直都把自己看成是“中国通”，对中国的政治、经济、军事、文化等各方面无所不晓，特别是在军事方面，他自认对国民党军队的情况非常了解，就连各个派系间的关系也都了如指掌。自从武汉会战结束以后，他更是潜心研究了他的主要对手——由薛岳指挥的中国第9战区部队的诸方面特点。所以，对于此次作战，冈村宁次是抱着必胜的信心的。
冈村宁次认为，武汉会战后国民党军队的战斗力已日趋下降，不堪一击了。因此，在制定这次作战计划时，他的作战课是以1个大队（相当于1个营）等同于国民党军队1个师的力量来计算战斗力的，而以前则通常以1个联队（相当于1个团）等同于国民党军队1个师来计算。冈村宁次也认为，如果把自己的空中优势和炮火优势加在一起，1个大队完全有把握击败国民党军队的1个师。
从以往的作战实践看，国民党的杂牌军1个师确实很少能打败日军的1个大队，但是，这次湘北正面战场上参战的国民党军队，大部分都是中央嫡系军队，官兵素质和装备等方面自然要胜过杂牌军。这是冈村宁次没有想到的。经过这次作战，冈村宁次总算对国民党中央嫡系军队有了新的认识。他在战后向上级提出的《关于迅速解决日华事变作战意见》中称：“敌军抗日势力之中枢，既不在于中国四亿民众，也不在于政府要人之意志，更不在于包括若干地方杂牌军在内的全部两百万抗日敌军，而仅在于以蒋介石为中心、以黄埔军校系统青年军官为主体