12月30日,第10军军长李玉堂制定了保卫长沙的作战计划:
一、第3师(附警备司令部所指挥之各武装团队)以主力占领长沙城垣,以1团控置于城东南角,拒止敌人进犯,并以便衣队(约1连)在安沙、沙坪附近预行潜伏,搜索敌情;
二、预10师占领自水陆洲、猴子石、金盆岭、黄土岭、林子冲、左家塘、半边山之线,主力控置于黄土岭附近,拒止敌人进犯,并派便衣队在东山附近预行潜伏,阻止敌人;
三、第190师占领左家塘、杨家山、鞍子山、湖迹渡、复兴市附近、新河正街之线,拒止敌人,并派便衣队(约1连)在枫林港预行潜伏,搜索敌情。”
31日,根据军部制订的作战方案,预备第10师师长方先觉率部开赴长沙城南构筑防御工事,采取纵深配备,将师部放在妙高峰南城墙后,以所属第29团构筑三个坚固据点担负一线防务,第28团以冬瓜山、修械所为核心,组成第二线阵地,陈希尧第30团,控制城垣阵地,左边与第3师连接,右至湘江边,兼做预备队。

方先觉旧照 图片来自网络
第29团团长张越群,全团满员2000多人,团侦察排长张维本黄埔军校16期毕业,1949年8月随傅作义部起义后参加人民解放军,1953年转业至长沙救济分会(民政局前身)。他后来回忆道:
我们团以第一和第三营为第一线:第一营防守区域为左至南大十字路、左家塘、阿弥岭,右是枫树山至侯家塘。第三营防守区域为枫树山、雨花亭、金盆岭一线。
第二营为预备队,位于侯家塘、小林子冲一带。团指挥所设在黄土岭中央无线电机厂。
当天,王维本派出三组6名便衣分向东山镇、洞井铺、黑石铺等地侦察敌情,下午约5时,向东山方向侦察的侦察员报告说,东山镇发现日军已驻满镇,村民大部分逃到山上,且发现敌人还陆续在进驻。
当天晚上,日军以第3师团为先头部队约3万多人,到达长沙南郊郊外。尚有数量不详的敌步骑兵有迂回、包围长沙之势。通过侦察,得知主攻该团阵地的是日军第3师团的野第68联队。

第三次长沙会战中的中国守军 图片来自网络
1942年1月1日凌晨,日军第3师团以所属第18、第68两个联队的兵力向第29团阵地发起猛烈进攻,该团从金盆岭至猴子石的阵地有7.5公里长,日军首先用大量火炮进行轰炸,并调来12架飞机助战,同时集中5000多步兵进行进攻,组织集团冲锋。
守军阵地一片火海,战斗异常惨烈,开战不到10分钟,一营长曹建业就被日军飞机击中颈部,壮烈牺牲。血战至下午4时,团副陈新善、曾友文先后殉国,全团伤亡百分之七十以上,退守半边山、左家塘一带的既设阵地,6时左右,阵地再被突破。
王维本回忆道:
“1942年1月1日凌晨5时,日军开始集结兵力,随后,开始攻击我团一营防守的阿弥岭阵地。
战况非常激烈,激战中,一营的基层指挥官几乎全部阵亡,张团长派团副去督战。但是,一营阵地在下午4时还是被突破,营长曹建业阵亡,整个一营损失惨重,只能向侯家塘、小林子冲边打边撤。
在撤退中,团副陈善新被日军的流弹打死。只一天的战斗,一营几乎就打完了”。
凌晨6时,日军在飞机的掩护下,向三营枫树山、雨花亭攻击,并以骑兵冲击三营阵地的制高点七里庙高地。
鉴于战场形势,第29团指挥所从黄土岭当时的中央无线电机厂(现长沙政治学院内)向黄土岭以西高地上转移。王维本回忆道:
团副曾友文命令警卫人员掩护团长先撤退,然后带着我们侦察排和部分警卫冲上了阵地,对进攻的日军进行阻击。
阻击战打得十分艰苦,日军骑兵部队轮番向我进攻,由于地势的原因,日军的骑兵部队机动性并不强,我们用手榴弹和机枪打退了日军的进攻。”
过了一段时间后,团副指挥我们开始逐渐撤退。撤退中,曾友文在从隐蔽点出来时被日军的狙击手打中胸部,当场阵亡。
我和战士们在阵地的附近找了一个偏僻的凹陷处,将团副的尸体放入,并用薄土掩盖好。
随后,我带着部队边打边撤,撤到了仰天湖东边的大古墓与团长会合。在清点人数的时候才发现,我们团指挥所仅剩下了团长张越群、几名传令兵、司号长以及我和13名警卫和侦察排的战士。
由于团部与师部已经失去了联系,团长命令我死守该处,没有他的命令不准撤退。他带着几名传令兵和司号长向师指挥所走去,就在前往的途中,司号长因为铜号的反光暴露,被敌人的狙击手打中死亡。
我则与第二营过来的一个连队就地组成了新的阻击防线。下午3时左右,日军一小分队向我阵地发动两次攻击,但被我们用手榴弹和枪榴弹击退。日军开始用步兵炮轮番轰击,接着又向我方阵地发射了烟幕弹,当我们以为敌军要趁烟雾突击我军阵地时,日军又向我们发射了毒气弹。
由于措手不及,也没有防毒面具,很多战士吸入毒气都开始发晕,我命令一个战士去收取各人的水壶及毛巾去打水,让战士们用湿毛巾护住鼻嘴,但即使如此,也还是有些战士丧失了战斗能力。”
日军继续攻击,遭到守军坚强抵抗,被阻于军储库、邬家山阵地前,第18联队发动多次强攻均被击退,因伤亡惨重无力再战。
另一支进攻部队的野第68联队在夺取雨花亭后,也被守军第28团阻止于长沙南侧外围阵地,未能再前进半步。
此时,日军第11军情报部门破译了薛岳令各集团军向长沙附近集结、准备围歼日军的电报,阿南惟畿急令第3师团加紧进攻,企图在第九战区形成包围以前攻占长沙。第3师团当即将师团直属的第6联队第2大队由的野第68联队左翼投入战斗。
日军增强力量后,于21时攻占军储库、邬家山附近阵地,第2大队大队长加藤素一率一部兵力乘势突入至白沙岭。渗透到白沙岭的日寇一部,依托民宅据守,并获得日寇炮火掩护,造成预备第10师第30团一定伤亡。
该团团长陈希尧命令部队把汽油淋到附近民房引燃,此时正值西北风劲吹,火势迅速蔓延,百余日寇被烧死,其余逃出民房被外面的国军火力不断射杀,尽数击毙。
22时,预第10师第28团在岳麓山重炮兵支援下组织反冲击,收复了军储库、邬家山阵地,并包围了白沙岭日军第2大队,除一名列兵池山至于2日凌晨2时逃走外,加藤素一和其副官桥本光义以下全部被歼。
1月2日,日军第3师团继续以5个步兵大队及炮兵部队向长沙城进攻,且将进攻重点转移至东门,遭到预备第10师及第3师猛烈反击。

正在进攻的日军 图片来自网络
为了加强炮兵的火力协同,丰岛房太郎亲自来到宫永盖世的炮兵观测所进行指挥,同时,令沼崎恭平工兵第3联队,逐次爆破守军的堡垒群,猛攻第190师四方塘、南元宫一线阵地。
守军顽强抗击(有些阵地曾多次反复争夺),以手榴弹和刺刀进行白刃格斗,日军的多次进攻被击退。
第3师、预备第10师在这一天经多次冲杀,在血与火中与敌反复争夺,不断以手榴弹和刺刀进行白刃格斗。
在岳麓山一带的我军炮兵则以迫击炮、山炮、野炮、15 公分口径的榴炮集中不停地向长沙东门、南门外的敌军进行射击、杀伤和阻止敌人,支援守城部队作战。
薛岳将战区直属炮兵团的大口径火炮交第10军指挥,李玉堂将预10师长沙城南郊冬瓜山第28团防守的阵地,作为炮火支援的重点,密集的爆炸过后,日军在葛先才第28团阵前陈尸累累,该团战至最后仅剩58人,终于保住了阵地。
第30团还以一部兵力从水陆洲的南部乘船秘密机动至南门外侧击日军第68联队,将其第7中队击歼大半,中队长丸山信一以下所有官佐全部负伤或者阵亡。
在长沙城南,预备第10师师长方先觉继续指挥部队在第二道防线与日军苦战。
1日至2日两昼一夜,预10师营、连、排三级指挥员伤亡大半,战斗班班长普遍更换有些新兵当了班长。设于长沙城中的4所医院人满为患,许多重伤员因得不到及时教治而死。
师长方先觉亲自下到各团督战,指示每次打退日军进攻之后随即重新编组班排,任命指挥员、补充弹药。
王维本回忆道:
2日晚,我派出了几组便衣进行敌情侦察,发觉日军的第3师团已经得到第6师团的部分增援,而且增援部队都聚集在大小冬瓜山以及火车南站至红头山一带。
估计第二天日军可能进攻的重点就在大小冬瓜山一带,目的是突破阵地后占领杏花园高地上的军械库。于是将情况报告了团长张越群并引起了师部的重视。
1月2日晚间,阿南令在榔梨市的第 6师团从第3师团右侧的南华女校、湘雅医院、兴汉门一带投入进攻,两个师团共同协力占领长沙;令在金井附近的第40师团,快速南进至春华山一带,对东部的浏阳山区进行警戒,以保障两个进攻师团后方的安全。
这一决定的目的,是企图在第9 战区的大部队到达长沙外围之前攻陷长沙。
第6师团是卢沟桥事变后,由日本的熊本县调至华北,以后从华北调华中在杭州湾登陆,经太湖南岸西进,参加进攻南京。第3师团是“八一三”事变时由日本的名古屋调上海。
以后,这两个师团均参加了徐州与武汉作战,日军占领武汉后,第6 师团即一直驻于武汉西南的蒲圻、岳阳;第3师团也一直驻于武汉以北的应山、信阳地区。
在连年与第 5、第9 战区部队的作战中损失较大,因而战斗力已遭到很大的削弱。
接到命令后,日军第6师团除了留下平冈力大佐第45联队守备师团后方榔梨市及渡口外,其余的步兵第 13 联队、第 23 联队,独立山炮兵第2 联队,由第6步兵团长竹原三郎少将指挥,夜间由榔梨市出发到达长沙东北郊。
其攻击部署为:
(一)友成敏大佐步兵第13联队,首先攻占城东北郊之杜家山、陈家山,然后从湘雅医院向南至南华女校一线,进攻东城。
(二)滨之上俊成大佐第23联队,首先攻占长沙城北郊区,然后从湘雅医院向西,直至湘江的岸边,由北面进攻长沙。
(三)森户隆三大佐的独立山炮兵第2 联队,协同第 13、第23 联队作战。
第3师团为了和第6师团统一行动,企图突进至长沙城内,也于当日的夜间作出如下部署:
(一)第 18 联队一部,携带山炮两门,在长沙东站之浏阳门外,以抵近射击,摧毁就近的火力点并打开城门,攻入城内。
(二)第 68 联队以横田庄三郎的第2大队,迅速进攻南门外之东瓜山,增援已失去联系之鬼头良三第1大队。
1月3日,师长方先觉令第28团葛先才团长将包括王维本在内的第29团退下来的部队重新进行了收容整编,投入了冬瓜山及红山头一带的防线。
拂晓,日军发起进攻后,横田即指挥第2大队向东瓜山进攻,预备第10师防守部队在岳麓山重炮兵的配合下,以轻火器密集的火力进行杀伤射击;
当敌进至阵地附近时,连续投掷了大量的手榴弹,紧接着发起猛烈的冲锋。晨6时30 分,该大队被击退,大队长横田庄三郎以下被打死、打伤百余人。
同时,第6师团的两个步兵联队,由炮兵支援向长沙城东北角兴汉门及以北第190师防守的地区,发动猛烈进攻。
此时的长沙城,在南门至东门,有敌第3 师团的两个步兵联队、一个炮兵联队在进攻;从东门至北门有敌第6 师团两个步兵联队、一个炮兵联队在攻城。

李玉堂旧照 图片来自网络
当时,担任第190师作战科长的黄钟回忆道:
3日微明,李玉堂电话询问师长朱岳:陈家山怎么失守了?朱答:“没有失守。”李令朱速查,陈家山果然失守了。
原来,2日敌第6师团攻北门,受陈家山阵地中国军队炮火袭击,攻击受挫。日军在深夜时利用我守军在地堡内瞭望视角缩小的机会,匍匐潜行到山下集结,凌晨冲到山顶,占领了陈家山。
我师570团团长李芝当即督部反攻,终因敌占据有利地形,居高临下,火力猛烈,三次攻击没能收复(战后营长吴子南撤职、李芝辞职)。
陈家山失守,北郊与东郊日军连成一线,形势十分危急。各师长均在一线督战。周庆祥对张振国说:“你我都是李玉堂军长提拔的,长沙守不住,军长是挽不回来的,于公于私,我们都说不过去。”张团长表示坚决与阵地共存亡。
激战之中,李玉堂将称病不去督战的山东同乡、某师副师长高某通令撤职,严肃了战场军纪,振奋了士气……
第10军在长沙郊外的两天反击,打得日军第3师团只能进行防御,难以组织有效的进攻。此时,该师团伤亡太大(已达 700 人),而且后方的交通被切断,直接携带的弹药已大部用完,无法形成足够的火力密度,进展极小,只得将兵力全部投入战斗。
这一天,第6师团进攻北门至东门间阵地,第3师团进攻东门至南门间阵地,激战终日,除第6师团第23联队第12中队曾一度由城北向西突至湘江岸边外,其余部队全被击退。
傍晚,第40师团将伤亡惨重的第3师团一部接替下来,继续猛攻预备第10师防守的阵地。
方先觉和葛先才也估计到,第6师团进抵长沙必有恶战,决定将30团的两个营拨给葛团长指挥,严密布置火网以待敌。
师部亦做了万一的应变准备,即一旦葛团被突破,即依城墙坚守,与阵地共存亡,随将妙高峰上的亭塔炸倒,预行消除敌炮射目标,并将妙高峰下的一条长街付之一炬,以防敌人突进街道房屋不易肃清。
师指挥所移到江边仓库地下室继续指挥。一切设想周到,准备停当。这时,长官部深感预10师作战艰苦,伤亡惨重,连夜调来55师的一个团支援,交方统一指挥。可他认为:
仗易打而账难算,胜了则说是友军支援的功劳;友军伤亡大了,会说我不爱惜友军,指挥上有偏心,所以不到万不得已,决不使用他们。
遂安排援军停止待命,而自作破釜沉舟之计:
令师部全体官兵一律上阵,发给武器,分守地堡及坚墙厚壁。
至此,进入湘北的日军3个师团已全部投入攻城,第10军处于成倍于己之敌包围攻击中,形势渐渐紧张。

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这时,第九战区则按预定计划,第19、第27、第30 集团军以及从广东回师的第4军等部快速向长沙合围,牵制日军的第10军尽管拼尽所有力量顽强奋战,但其战线依旧呈现出几近难以维持的状况。
万分危急的关头,李玉堂接到了薛岳打来的电话,电话中传来声音说道,外线的各路部队即将展开反击行动,第4军差不多快要抵达长沙附近区域了,第73军也已然顺利渡过湘江,期望李玉堂能够再咬紧牙关坚守一个晚上。