在派出使团的同时，张议潮沙州为根据地，采取“且耕且战”的战略，一方面整训军队，扩充军队；另一方面发展生产，囤积粮草军需。而河西地区民众对义军则表现出空前的团结和支持。父母送子，妻子送夫踊跃参军，并捐献大量粮食、钱款。在河西人民全力支持下，义军迅速壮大。陆续击退吐蕃对沙州基地的数次反扑。随后，张议潮感觉实力已经足够强大，遂决定转入对吐蕃的全面战略反击！
公元851年，张议潮率义军对吐蕃在河西地区驻军发起大规模战略进攻。各地民众闻风纷纷起义。义军势如破竹，连克伊州、西州、河州、甘州、肃州、兰州、部州、廓州、岷州九州（注:分别是今新疆哈密、吐鲁番；甘肃张掖、酒泉、兰州；青海乐都、化隆、岷县）。彻底摧毁当地吐蕃经营近百年的侵略构架。至此，已经沦落吐蕃统治近百年之久的大唐河西“甘、凉十一州”全部光复！
公元850年5月，河西起义捷报送到长安，唐宣宗任命张议潮为沙州防御使。同年8月，以张议潮弟弟张议谭为首的29人河西使团到达首都长安，朝见大唐皇帝陛下。同时以河西义军领导人的身份，正式向大唐中央政府呈递河西走廊地区沙州、瓜州、伊州、西州、甘州、肃州、兰州、鄯州、河州、岷州、廓州十一州地图、户籍和贡品。至此，除凉州外，被吐蕃占领近百年之久的河西走廊故土和人民终于回归祖国。几代河西人民魂牵梦绕的归国夙愿终于成真。唐朝接到河西地图等物品和捷报后，通报全国。河西的回归在整个唐朝以及周边国家中造成地震般的轰动效应。因为这是唐朝自安史之乱近百年后，在国力和威望极端衰落的情况下，极为罕见的一次从周边强国手中大规模收复如此庞大的一片具有极其重要的战略价值的失地，大唐国内举国上下一片欢腾！
公元850年11月，唐帝国政府下令以河西义军为主，在沙州建立归义军，负责防守河西十一州。封张议潮为归义军节度使、十一州观察使、检校礼部尚书，兼金吾大将军，成为整个河西地区最高军事、行政长官。张议潮虽然有了官职，但当时唐朝已经国力衰败，内忧外患。中央政府只能向河西地区提供极其有限的经济支持。而张议潮要面对的则是一片残破的河山。吐蕃是最典型的落后的奴隶制政权和经济制度。占领河西后，吐蕃原封不动的将奴隶制搬到河西地区。导致该地区本来十分发达的经济、文化、科技和政治体制遭到灾难性破坏。而且吐蕃对河西地区完全是竭泽而渔式的疯狂掠夺。因此，吐蕃虽被驱逐，但河西地区的经济已经崩溃，对张议潮提出严峻挑战。而且此时的军事形式也不容乐观。河西北方是另一个强悍的少数民族政权回鹘。回鹘与唐朝的关系比较特殊。一方面，回鹘曾经直接出兵协助唐朝平定安史之乱，对唐朝有“救国之恩”。另一方面，回鹘又经常骚扰、掠夺唐朝北部边境，只是双方之间的关系比同吐蕃要好很多。回鹘同样对具有极其重要的战略价值的河西走廊虎视眈眈，在这方面丝毫不亚于吐蕃。而已经败退的吐蕃则磨刀霍霍企图反扑。同时，周边其他少数民族部落也不断袭扰吐蕃。此外还有一点，就是吐蕃虽然被驱逐了，但经过吐蕃近百年的统治，在河西地区迁徙进入大量各少数民族移民，这造成十分复杂的政治局面。而最重要的，张议潮始终有一块心结。那就是河西战略重镇凉州（注:即今甘肃武威）依然被吐蕃侵占着。于是，张议潮开始在河西地区大力进行改革。
首先是恢复经济生产和文化教育尤其是政治制度。张议潮以归义军强悍的武力震慑为后盾，在河西地区全面恢复了大唐先进的政治、经济和文化制度。尤其是完全按唐制恢复了河西地区的县等基层政治区划。在河西少数民族移民聚集地，彻底废除了其对国家统一构成威胁的，近乎半独立的部落制度，这就牵扯到民族问题，必然会遭到很大阻力。对此，张议潮采取恩威并施的手段。对那些极端强硬并对国家统一构成威胁的，他以军事手段进行了极其坚决而有严厉的打击！而与之相对性，张议潮又坚定的奉行唐朝一贯的民族平等政策，大力争取少数民族上层的支持。同时在宗教信仰和生活习俗等方面充分尊重和保护，甚至制定了极为严明的法规和军纪以约束军队和汉民众。在这些正确政策作用下，河西地区有巨大影响力的少数民族吐蕃首领尚延心、回鹘首领仆固俊等相继率众归降。张议潮奏请朝廷，任命尚延心、仆固俊的成为唐朝武将。同时将其所属吐蕃、回鹘等少数民族兵士进行整编，组成忠于自己的精锐骑兵军团，总人数接近7000人，成为河西归义军一支强大的精锐武力。同时大力发展经济生产、科技和文化教育，从内地引进大量先进技术和文化类产品。大力兴修水利设施，开垦荒地。努力恢复农业和手工业生产。同时大量兴办学校，努力发展教育事业。灵云认为必须指出一点。就是张议潮将教育看得极为重要，认为兴办教育尤其是大力普及、推广中华文明，实现文化方面的普及和一致，是维护当时民族团结的重要方式。在张议潮的努力下，河西走廊地区在短短数年时间里，迅速恢复元气并且的巨大发展。吐蕃近百年统治留下的各方面积患，尤其是在文化和思想、政治方面的落后余孽被大唐之风尽皆荡涤。首府敦煌成为西域名城。河西的经济、文化和军事势力都得到显著增强。唐朝中央政府特使巡视河西后，在奏章中明确称:“观河西之地，旧时胡风尽去，唐风大盛。人物风华，一同内地”。这成为当时河西走廊恢复后最真实而又公正、客观的写照！
随着经济的恢复，河西军事实力的不断增强。此时的归义军已经发展成为一支以兵员汉族为主，包括多个其他少数民兵在内，以骑兵为绝对主力的强大的军事力量。于是，张议潮开始大规模对侵犯河西地区者用兵:公元856年，张议潮大败受吐蕃指示袭击河西的吐谷浑！河西铁骑军团在击溃敌军后继承昔日大唐安西军队强悍的遗风，长途追击近千里，斩杀吐谷浑数千人，俘获俘虏、牲畜、甲仗无数！。在肃清外围支脉后，张议潮开始集中兵力，全力以赴攻击依然占据部分大唐河西故地的宿敌吐蕃。公元858年8月，张议潮亲自率领7000骑兵东征吐蕃在河西走廊最后的据点凉州。公元861年，唐归义军全歼近万名吐蕃守军，收复河西最后一块沦陷失地西北重镇凉州！至此，吐蕃势力被彻底逐出河西走廊！张议潮终于实现了他那“驱逐胡虏，河西归于中华”的毕生宿缘！公元863年，唐朝廷任命张议潮兼任凉州节度使，统辖整个河西走廊地区全部军、政、民事物。而张议潮则继续向西，扩大战果。
公元866年2月，张议潮与麾下回鹘族将和吐蕃族将领仆率由河西各民族士兵组成的主力骑兵数万人西征吐蕃占领下的西域大唐故地。唐军所向披靡，斩首吐蕃军万余人，陆续收复西域西州、北庭、轮台（注:即今中国新疆高昌、吉木萨尔、轮台县)，前锋深入西域。这是自安史之乱百年后，唐朝军队进入西域故地距离最远、战果最大的一次远征！公元866年10月，已经深入吐蕃大纵深腹地的唐河西归义军在张议潮、仆固俊等指挥下，在廓州（注:即今青海贵德）包围当时吐蕃最高统治者、双手沾满河西甚至是西域各族人民鲜血的吐蕃王朝大相尚恐热。在唐军拼死猛攻下，吐蕃全线崩溃。张议潮麾下少数民族将领拓跋怀光率500精锐骑兵冲入廓州，在乱军中生擒吐蕃主帅尚恐热！拓跋怀光秉承张议潮命令，将双手沾满西域人民鲜血的屠夫尚恐热先砍掉四肢，而后凌迟，最后斩首。随后，唐军将吐蕃贼酋尚恐热首级飞马传首至京师长安！于是同时，唐军另一将领尚延心击溃吐蕃残军。曾经威震西域甚至一度攻占长安的吐蕃王朝势力受到毁灭性打击，加之内部分裂以及西方大食的攻击，彻底衰败。至此，按史书记载，唐军“西尽伊吾，东接灵武，得地四千余里，户口百万之家，六郡山河，宛然而旧”。沦丧近百年之久的陇右地区回归故国。张议潮创造了让后人感觉不可思议的“败吐蕃，河西、陇右之地尽归大唐”的奇迹！
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