1938年春，陕甘宁边区河防线上，肖劲光面对的并不是一支装备齐整的部队。八路军主力已经开赴华北，留守延安的兵力来源复杂，武器缺少，部分官兵还惦记着上前线。偏偏此时，日军开始频繁窥探黄河渡口，延安的安全压力陡然加重。
肖劲光把情况如实报告给毛泽东。毛泽东没有要求他急于求成，而是让他按照古田会议确立的建军原则，从思想、纪律和组织入手，把分散的力量拧成一股绳，并要求他经常汇报部队情况。
这件事看似平常，实际却决定了留守部队的成色。肖劲光白天深入各团，找干部谈话，也同普通战士拉家常；晚上整理情况，向毛泽东汇报。部队的问题一件件摆出来，干部的顾虑、战士的想法，也逐渐有了回应。
有战士不理解，后方为何要留下这么多人。肖劲光解释：“守住边区，同样是在打仗。”话不复杂，却让不少人明白，延安不是远离战场的安稳之地，而是整个抗战指挥体系的重要支点。
日军最初并没有把这支部队看得太重。1938年2月，日军炮击宋家川渡口，并派小股兵力试探，随即遭到阻击。3月，日军凭借飞机和炮火掩护，企图强渡神府河防，守军集中火力射击，晋西北八路军又从侧后展开袭扰，渡河行动被迫收缩。
几次交手后，河防部队摸清了对手的习惯。日军渡河时，船只和人员往往集中在狭窄地段，正是火力打击的目标。守军因势制宜，形成了“半渡而击”的办法；同时派出小部队绕到敌后，破坏补给，扰乱其部署。
1939年5月，日军分路占领碛口、柳林，企图夺取军渡，再寻找进攻延安的通道。肖劲光没有把兵力全部压在正面，而是让河防部队牵制渡口，另以部队袭扰日军援军和运输线。战斗持续六天，日军未能打开缺口，碛口、柳林和军渡相继被收复。
这套打法的要害，不在于同日军比拼火炮，而是让对方的优势无法顺利展开。黄河阻隔、沟壑纵横，重装备难以快速机动；日军一旦离开据点，粮秣、弹药和道路便成了负担。
空袭同样没有达到预期效果。1938年至1941年间，日军曾多次轰炸延安，投弹数量接近一千七百枚。1938年11月20日的轰炸尤其严重，机关、商店和民房遭到破坏，军民伤亡不轻，毛泽东居住的窑洞也曾成为敌机搜索的目标。
延安很快改变了防空办法。机关、学校、医院纷纷转入窑洞，人员疏散不再集中于街道。黄土层成为天然掩体，敌机抵达时，地面常常已经空了。炸弹能够摧毁房屋，却难以摧毁指挥系统，更无法让边区停止运转。
1939年6月，日军集中三万余人，从宋家川、马头关等方向发动进攻。守军依旧采取正面阻击与侧后袭扰相结合的办法，连续作战三昼夜，日军仍未能突破河防。到了同年10月，第三五九旅回师边区，河防力量得到加强。
1940年4月，日军再次猛攻宋家川渡口。守军昼夜坚守，等到日军攻势出现疲态，炮兵突然轰击其炮兵阵地，第三五九旅一部还渡河反击。日军没有料到守军会主动出击，遗弃部分火炮和渡河器材后撤退。
此后，日军并非完全放弃企图。1941年10月，米脂螅蜊峪一带仍发生强渡行动，但八路军部队迅速反击，击退来犯之敌。随着敌后战场扩大，日军需要分兵守备据点、保护运输线，能够集中到黄河沿线的兵力越来越有限。1944年以后，针对延安方向的大规模渡河攻势基本停止。
军事防御之外，边区还要应付物资困难。国民党顽固派对陕甘宁边区实行封锁，粮食、布匹和武器供应受到影响，部队连冬衣都不宽裕。毛泽东由此提出发展生产，要求军民用自己的双手解决吃饭、穿衣和运输问题。
肖劲光等人起初也清楚，这条路并不轻松。部队既要训练、守备，又要开荒种地、纺线织布。可大生产运动展开后，边区逐步建立起相对稳定的粮食和物资来源，留守部队不但没有被封锁拖垮，还能抽出力量支援前线。
有意思的是，日军面对的始终不是一座孤立的城。它背后有河防部队，有陕甘宁边区的地方武装，有分散在山沟和村落中的群众，也有能够持续运转的机关与后勤。即使突破某一处阵地，也很难迅速找到决定战局的目标。
肖劲光后来谈到这段经历时，曾用很形象的话评价日军：在毛泽东的战略判断面前，日本人还嫩着。日军擅长集中兵力、依靠火力突击，却难以应付层层设防、主动出击和持久消耗并用的作战方式。延安没有凭借一场孤注一掷的决战守住，而是在河防、空袭、组织和生产这些环节上，把敌人的进攻一层层化解了。
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