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本发明公开了一种土壤栽培条件下植物根系原位动态观测装置和系统及观测方法。本发明所述装置为植物根系生长的生长室，包括设置于同一底板上的主室和若干分室，每一分室是由两个相对竖立的透明观察面和一个外侧面构成的框体空间，所有分室之间呈放射状接合后所形成的连通各分室的空间构成主室。所述系统包括生长室、遮光罩、水肥调控系统、图像采集系统和根系参数分析系统。将喷湿的土壤装入生长室中，并置入防堵出水口，于主室中栽入植株，罩上遮光罩，使用水肥调控系统调节分室内水肥状况，利用图像采集系统对观察面的根系进行图像捕获，使用根系参数分析系统对根系参数进行测量分析，本发明实现了对不同类型作物，尤其是大、中型作物根系的原位动态观测，还适用于同时观测不同培养条件下根系的动态生长情况。