本发明公开了一种甘蔗根系构型的原位观测装置及其分析方法，观测装置包括，育苗装置，育苗装置包括：培养容器；以及固定机构，固定机构包括育苗板、育苗管和根系分隔层；根系分隔层包括支架和若干个分层网，若干个分层网自下至上间隔地设置于支架上；图像采集装置，用于获取甘蔗根系的图像信息；以及图像分析处理设备，能够根据图像信息构建甘蔗根系的三维构型图。其分析方法为：(1)制作育苗装置；(2)培育甘蔗幼苗；(3)制作图像采集装置，并采集甘蔗根系的图像信息；(4)采用图像分析处理设备根据图像信息构建甘蔗根系的三维构型图。本发明的观测装置能够对整个根系进行完整观测和数据采集，可避免损伤甘蔗根系，实现原位观测。