吉縣位于黃土高原東南部半濕潤地區，屬于黃土高原殘塬溝壑區和梁峁丘陵溝壑區，典型的黃土高原侵蝕地形。由于水土流失嚴重，40平方公里的流域范圍內一半面積幾乎沒有植物。1976年，北京林業大學教授關君蔚在“開門辦學”勘查取樣過程中，發現當地區域和生態系統具有典型代表性，決定開展科學研究。

辦學初期條件艱苦。北京林業大學教授張洪江是第一批參加“開門辦學”的學生。據他回憶，當時教學、科研、生產一體化，水保75級60名本科生都參加了野外調查、修水壩、改河造地等實踐，師生們住在窯洞里，天天吃土豆。

“六五”期間，北京林業大學在蔡家川流域建立了吉縣生態站。建站初期，為觀測第一手的降雨、徑流和泥沙資料，每逢暴雨等惡劣天氣，師生們都要趕往野外觀測取樣。“當地人說，下大雨的時候別人往家里跑，北林大的人卻往山上和溝里跑。”北京林業大學教授朱清科說。

1991年，北京林業大學水保學院主持的中日技術合作“黃土高原治山技術培訓”項目選址蔡家川流域。項目通過開展魚鱗坑、水平條等工程措施建設，當年樹木成活率達到95%。1991年-1994年，項目共營造1500公頃水土保持林，打造出黃土高原植被恢復的技術樣板。隨后，蔡家川的成功經驗被推廣到黃土高原昕水河流域，覆蓋面積6000多平方公里。

北京林業大學教授張建軍長期在吉縣生態站工作。他介紹，黃土高原種植缺水是關鍵問題，魚鱗坑、水平條等技術不僅能減少地表徑流、減少侵蝕，也能解決水土保持林的水分問題，目前已成為黃土高原治理水土流失的重要技術。1996年，“黃土高原抗旱造林技術”項目獲得國家科技進步獎二等獎，徑流林業技術造林基地是其中的重要示范基地。技術示范也大力促進了吉縣蔡家川試驗林場的建立。

42年來，吉縣生態站先后完成了國家攻關課題等各類科技項目70余項，獲得國家科技進步獎二等獎6項，形成了完整的嵌套流域開展水土流失規律、水土保持基礎理論和科學技術研究工作的獨特優勢。吉縣生態站也為國家水土保持領域培養了數百名博士、碩士和學士。近年通過與多個科研院所建立長期學術交流和合作研究關系，選派研修及訪問學者參與國際合作，中青年教師業務水平及科研素質不斷提高。

1980年起，依托北京林業大學教授高志義主持的原林業部科技攻關課題“黃土高原造林立地類型劃分與適地適樹”，孫立達、朱金兆主持的國家攻關課題“黃土高原水土保持林體系綜合效益研究”等，吉縣生態站開始了定位、半定位的森林生態系統綜合監測。經過多年努力，吉縣生態站已建成了以紅旗林場基地和蔡家川基地為主的集觀測、人才培養、科學研究為一體的綜合性平臺，實現了從1978年到2017年水、土、氣、生四大要素科研觀測數據不間斷。目前，1978年-2006年數據已整理出版。

2005年，吉縣生態站被定名為“山西吉縣森林生態系統國家野外科學觀測研究站”，成為我國黃土高原生態系統監測的重要定位站之一。

不僅如此，由北林大研究提出的山地果園集雨儲水、節水補灌的雨水利用技術和水土保持林綜合設施，促進了山地果園優質穩產，使吉縣蘋果成為縣支柱產業之一。近幾年，科研人員在蔡家川流域開展了水土保持林體系空間配置、水窖工程及飼料桑開發利用等技術示范，為區域生態經濟林發展作出探索。