这五百万人第一步，就是在凉州境内把西域开发所需
的各种物资运送到天州和昆州。幸好刘范从匈奴引进了大批量的牛马，刘范调用了近千万头牛、近五十万匹马来运输物资。故而，运送物资进行得十分顺利，过了两个月，到了六月上旬，西域开发所需物资就基本运到了天州和昆州各郡县。形势一片大好。
于是，最困难也是最重要的西域开发就正式开始了。在两州官府的分配下，移民们分成一队队，分别进行铺设官道、构建城池、栽种林木、兴修水利、开垦耕地等活动。起初许多人都不知道为何刘范把栽种林木提高到和构建城池同等的地位上来，如此重视栽种林木。但后来，人们逐渐看到了栽种林木的必要性和紧迫性。
西域现在绿洲面积还算比较广阔，是因为有林木顽强地阻隔了风沙的侵蚀。如果没有林木的保护，绿洲很快就会被黄沙所吞没，化为一片沙漠。只有大面积地栽种林木，才能保住绿洲和水源。刘范最为关心这一点，故而专门下令教授官吏们如何种植林木。而且，天州刺史和昆州刺史都规定，不准砍伐天州和昆州境内的任何一棵树，甚至是一株灌木都不许破坏，违者要服徭役五年。
为了鼓励移民们建设自己的家园，刘范还推行了许多的鼓励政策，比如多出力者可以获得一只羊甚至一头牛的奖赏，还能最先获得饮食。刘范还让天州和昆州在各地张贴标语，鼓励移民们的干劲。如为了鼓励移民栽种林木的动力，有“要致富，多生孩子多种树”；为了鼓舞妇女们的劳动热情，有“妇女能顶半边天”；鼓励以工代赈，有“以工代赈，就是建设自己的家园”，等等等等。
多管齐下，让移民们建设西域的热情越来越高涨。加之移民大多数都是青壮年，身强力壮的，所以西域的建设进程要比预想中快得多。但是，建设过程中也多出了很多难题。最大的难题首先就是兴修水利。西域之地太过干旱，只要是水暴露在地表上，立即就会被蒸发。所以，水利建设近乎停滞。危急关头，是刘范想到了后世的坎儿井之法。于是，刘范让官府推行坎儿井之法，施行全境。有了坎儿井，水流在地下流动，就不会被蒸发掉。由此，水利问题迎刃而解。
然后还有开垦耕地时的难题。西域的土地大多十分贫瘠，土壤层也十分薄弱。刘范对此想出了对策。因为天州和昆州有十几个牧监，保有大约一千万头牛、数十万匹马，以及数千万的绵羊、山羊、骆驼、驴、骡子等杂畜，每天都会产生大量的粪便。而在东汉，人们还不会把粪肥用于肥田。
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