吉县位于黄土高原东南部半湿润地区，属于黄土高原残塬沟壑区和梁峁丘陵沟壑区，典型的黄土高原侵蚀地形。由于水土流失严重，40平方公里的流域范围内一半面积几乎没有植物。1976年，北京林业大学教授关君蔚在“开门办学”勘查取样过程中，发现当地区域和生态系统具有典型代表性，决定开展科学研究。
办学初期条件艰苦。北京林业大学教授张洪江是第一批参加“开门办学”的学生。据他回忆，当时教学、科研、生产一体化，水保75级60名本科生都参加了野外调查、修水坝、改河造地等实践，师生们住在窑洞里，天天吃土豆。
“六五”期间，北京林业大学在蔡家川流域建立了吉县生态站。建站初期，为观测第一手的降雨、径流和泥沙资料，每逢暴雨等恶劣天气，师生们都要赶往野外观测取样。“当地人说，下大雨的时候别人往家里跑，北林大的人却往山上和沟里跑。”北京林业大学教授朱清科说。
1991年，北京林业大学水保学院主持的中日技术合作“黄土高原治山技术培训”项目选址蔡家川流域。项目通过开展鱼鳞坑、水平条等工程措施建设，当年树木成活率达到95%。1991年-1994年，项目共营造1500公顷水土保持林，打造出黄土高原植被恢复的技术样板。随后，蔡家川的成功经验被推广到黄土高原昕水河流域，覆盖面积6000多平方公里。
北京林业大学教授张建军长期在吉县生态站工作。他介绍，黄土高原种植缺水是关键问题，鱼鳞坑、水平条等技术不仅能减少地表径流、减少侵蚀，也能解决水土保持林的水分问题，目前已成为黄土高原治理水土流失的重要技术。1996年，“黄土高原抗旱造林技术”项目获得国家科技进步奖二等奖，径流林业技术造林基地是其中的重要示范基地。技术示范也大力促进了吉县蔡家川试验林场的建立。
42年来，吉县生态站先后完成了国家攻关课题等各类科技项目70余项，获得国家科技进步奖二等奖6项，形成了完整的嵌套流域开展水土流失规律、水土保持基础理论和科学技术研究工作的独特优势。吉县生态站也为国家水土保持领域培养了数百名博士、硕士和学士。近年通过与多个科研院所建立长期学术交流和合作研究关系，选派研修及访问学者参与国际合作，中青年教师业务水平及科研素质不断提高。
1980年起，依托北京林业大学教授高志义主持的原林业部科技攻关课题“黄土高原造林立地类型划分与适地适树”，孙立达、朱金兆主持的国家攻关课题“黄土高原水土保持林体系综合效益研究”等，吉县生态站开始了定位、半定位的森林生态系统综合监测。经过多年努力，吉县生态站已建成了以红旗林场基地和蔡家川基地为主的集观测、人才培养、科学研究为一体的综合性平台，实现了从1978年到2017年水、土、气、生四大要素科研观测数据不间断。目前，1978年-2006年数据已整理出版。
2005年，吉县生态站被定名为“山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站”，成为我国黄土高原生态系统监测的重要定位站之一。
不仅如此，由北林大研究提出的山地果园集雨储水、节水补灌的雨水利用技术和水土保持林综合设施，促进了山地果园优质稳产，使吉县苹果成为县支柱产业之一。近几年，科研人员在蔡家川流域开展了水土保持林体系空间配置、水窖工程及饲料桑开发利用等技术示范，为区域生态经济林发展作出探索。
