Грамматический словарь Зализняка (склонения слова):
Трёхстишие, трёхстишия, трёхстишия, трёхстиший, трёхстишию, трёхстишиям, трёхстишие, трёхстишия, трёхстишием, трёхстишиями, трёхстишии, трёхстишиях
трёхсти́шие
-я, ср.
Стихотворение или строфа из трех стихов.