本发明涉及微流控芯片技术领域，具体涉及一种3D微流控芯片模型、3D微流控芯片及其制备方法和应用。本发明提供的3D微流控芯片模型，包括模具2和位于模具2底部的底座1；所述底座1包括底板1？1和侧壁1？2；所述模具2包括本体2？1和设置于本体2？1下表面的若干凸起2？2；所述凸起2？2的高度大于等于所述侧壁1？2的高度。采用本发明提供的3D微流控芯片模型能够成功构建3D微流控芯片，可以用于观察土壤生物地球化学界面动态变化，能够实现多个不同样品的同时培养，能在短时间尺度和有限体积的分析物上进行元素含量、酶活性定性或定量检测。