森林生态系统直接影响着生态圈有机世界与无机世界之间的碳元素循环转化。定量研究森林生态系统碳循环的时空差异有助于了解森林碳循环对气候变化的响应与反馈。然而,长期以来,关于精细化分析森林碳循环时间与空间分布的研究还不够全面。本研究对FBEM模型进行改进,利用无线传感器采集的环境因子数据驱动模型并估算森林生态系统碳通量(NEE),对研究区域的碳通量时空异质性进行分析。研究表明:(1)本研究过程中,FBEM模型估算的NEE值与验证值之间具有显著的线性关系,NEE变化趋势基本一致;改进后的FBEM模型估算结果与验证值的相关关系有了显著提高,表明FBEM模型在碳循环监测领域具有可行性。(2)在监测时间段中,实验区域的月平均NEE随月份变化而增大,NEE整体呈负值情况,为碳汇;NEE在单日间的变化为U型;NEE正负交替的时间点具有明显的月变化特征。(3)冠层中,NEE有明显的分层现象,随高度升高NEE增大;冠层中各分层NEE值正负转变时刻存在延时现象;在光照度较大的情况下,冠层中各分层NEE差异值百分比较为稳定。(4)冠层中,各分层GPP与环境温度有很好的线性相关关系,随高度升高,相关性增强。本研究探索了FBEM模型在碳循环时空差异方面的研究,构建了垂直空间上的碳循环差异模型。结果表明,实验区域碳循环具有明显的时间与空间异质性,同时,本文根据研究结果开发了应用系统,实现了环境数据与碳通量的可视化工作。本研究提供的改进模型对精细化定量分析碳通量的时空差异及其影响因子分析,具有重要意义。