树木生活细胞内进行的氧化有机物，并释放能量的过程。可以下式表示：

CH_{1 2}O₆+6O₂→6CO₂+6H₂O+686千卡。

呼吸过程中形成一些活跃的中间产物可进一步合成其他化合物，并与其他代谢过程发生联系。呼吸作用是物质代谢和能量代谢的中枢。

根据对O₂的要求，可分为：有氧呼吸（底物分子被氧彻底氧化）和无氧呼吸（底物进行不彻底的分子间氧化）。树木及其他高等植物主要进行有氧呼吸。有氧呼吸是底物（碳水化合物）通过糖酵解-三羧酸循环途径为主的分解过程，能量的释放主要是通过电子传递体的氧化磷酸化作用产生ATP（腺三磷）来实现的。除糖酵解-三羧酸循环和氧化磷酸化作用外，还有磷酸戊糖途径和乙醛酸途径等。

糖酵解

又称EMP途径。是在细胞质中进行的不需要氧参与的将葡萄糖转变为丙酮酸的过程（图1）。通过糖酵解，一个葡萄糖分子生成二分子丙酮酸，净产生2个ATP和2个NADH（还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷），葡萄糖分子中的大部分能量仍然贮存在丙酮酸中，在有氧条件下进入三羧酸循环。

图1 糖酵解

三羧酸循环

又称柠檬酸循环或克雷伯斯（Krebs）环。在线粒体内膜内的衬质中进行的丙酮酸彻底氧化成CO₂和脱氢的过程（图2）。丙酮酸发生氧化脱去一对氢（2H）和放出1分子CO₂，形成乙酰辅酶A，再和草酰乙酸缩合生成柠檬酸进入三羧酸循环，逐步反应放出2分子CO₂（图2中反应④和⑤），脱下的四对氢[4（2H）]（图2中反应④⑤⑦和⑨）中三对氢生成NADH，另一对氢生成还原黄素腺嘌呤二核苷（FADH₂）。三羧酸环的一些中间产物是合成氨基酸、脂肪的重要原料。

图2 三羧酸环

氧化磷酸化

三羧酸循环中生成的NADH、FADH₂，经线粒体内膜上的电子传递体（又称呼吸电子传递链）的一系列氧化还原反应，最终将氢（电子）传递给分子氧（图3）。在电子传递过程中，在线粒体膜的内外形成质子梯度，称为质子推动势的能量偶联形成高能磷酸化合物（ATP）。氧化磷酸化的结果是1分子NADH最终生成3个ATP（FADH₂只生成2个ATP）和1分子H₂O。生成的ATP可用于各种需能过程，从糖酵解到氧化磷酸化，1摩尔葡萄糖通过有氧呼吸最终生成38摩尔ATP。

图3 呼吸链电子传递示意图

磷酸戊糖途径

又称6-磷酸己糖途径、HMP途径。磷酸葡萄糖脱氢、脱羧，生成磷酸戊糖，再经过糖的转变途径。一个葡萄糖分子经过6次循环，可产生6个CO₂、12个还原态烟酰胺腺嘧呤二核磷酸酯（NADPH₂）。NADPH₂可以被氧化，或用于其他还原反应。磷酸戊糖等中间产物是合成核酸和芳香族氨基酸的原料。

乙醛酸途径

在乙醛酸体中进行。与三羧酸循环有一定的联系。异柠檬酸经裂解产生琥珀酸和乙醛酸，乙醛酸与乙酰辅酶A合成为苹果酸，脱氢后生成草酰乙酸，又可以与乙酰辅酶A缩合成柠檬酸，再转化为异柠檬酸。结果是不断地加入乙酰辅酶A，又不断形成琥珀酸，而琥珀酸可以进入三羧酸环进一步氧化，也可以转化为碳水化合物。这种循环较多地发生在脂肪含量高的种子萌发或形成时期，与脂肪的消耗和合成有关。

无氧呼吸

在缺氧条件下，经糖酵解产生的丙酮酸脱羧形成乙醛，再还原成乙醇（图1），称为乙醇或酒精发酵。丙酮酸也可以直接被还原成乳酸，称乳酸发酵。通常情况下高等植物不进行无氧呼吸。进行长时间的无氧呼吸可导致植物中毒死亡。但在粗大的树干，多汁的叶，肉质果实内部可能发生部分无氧呼吸。

不同部分的呼吸作用

树木的不同器官因生理活性不同而有较大差异。

叶

占树木的生物量最小，但呼吸作用最高，这是因为它具有的生活细胞多。叶的呼吸作用在50年生的山毛榉林中占50%、热带雨林中占60%、火炬松林约为32%。

芽

休眠芽的呼吸作用较低，在芽开放后呼吸作用迅速增加，表现出明显的季节变化。芽鳞对呼吸作用有明显的影响，将芽鳞去除后呼吸速率增加，其随季节变化的程度也明显变小。

茎

形成层周围的韧皮部和木质部（边材的外层）呼吸作用最高，心材的呼吸速率急剧降低。如将心材部分用热水煮沸，杀死活细胞则其呼吸速率与未经煮沸的心材相接近，这表明心材死组织的耗氧是由于有机物被氧直接氧化所致，而不是由于活细胞呼吸作用引起的。

果实

一般幼果的呼吸作用很强，随着果实生长呼吸速率逐渐下降。但采收后可出现短时期的跃增，然后下降。有的果实表面有角质层，影响气体交换，如苹果的内部组织有较高的呼吸商，可能是进行部分缺氧呼吸的缘故。很多果实在成熟前，常出现一个呼吸峰。果实贮藏期间，合理地控制果实呼吸作用是十分重要的。

影响呼吸作用的环境因子

温度（气温和土温）、大气成分、土壤中可利用的水分、光和机械损伤（包括病虫害），以及化学药剂等都能影响呼吸作用。

温度

呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而升高，它的最低温度比光合作用低。如颤杨的茎在-11℃能测到呼吸作用，有的寒带或高山树木在-25℃还能继续保持微弱的呼吸作用。树木呼吸作用的最高温可达40℃或更高。最适温度在25～35℃，随树种而有差异，有的树种随种源不同也有差异，来源于较低温度的种源，最适温也较低。最适温和最高温表现出“时间因子”的影响，也就是当作用时间延长时，最适温和最高温向较低的温度偏移。所以在研究时，要在稳定一段时间后再进行测定，才能得到真正的最适温度。果实贮藏常用较低的温度（0～5℃）来控制果实的呼吸作用，以利于贮藏保鲜。

氧气和二氧化碳

大气中通常不会发生低氧和高CO₂的问题。但是在树干和果实的内部，存在低氧和高二氧化碳，并且存在着季节的变化。通常氧浓度要低于5%才使呼吸速率下降；地下部分的器官和根系可以在5%氧浓度下进行正常的呼吸作用。土壤淹水能造成根系缺氧而死亡；通气不良的土壤常影响根系的呼吸，影响水分和矿质的吸收，并阻碍根系生长。高CO₂浓度也能阻碍呼吸的脱羧作用，而影响呼吸。在果实贮藏中利用低温和适当控制大气CO₂和O₂的浓度，称为气调贮藏，是果实贮藏较好的方法。

土壤水分

土壤中可能被利用的水的多寡也能影响呼吸作用。水分亏缺时，树木叶子的呼吸作用开始时出现下降，随后有的树木在继续亏缺时呼吸作用上升，有的树木则下降，但是在树干因干旱死亡前，树木总是具有呼吸作用的。

呼吸作用的季节变化是内部和外部因子的综合作用的结果，使树木的不同器官存在季节变化。通常是在土温和气温最高的季节呼吸速率最高；在秋冬休眠季节最低。除了环境因子影响外，与树木休眠期间保持低的生理状态也有关系。树木的呼吸作用是保持正常生活所必需的，但是呼吸作用消耗了树木大量有机物质，例如25年生的山毛榉呼吸消耗为40%。85年生时占50%。随林分年龄的增加，叶和茎枝的比发生变化，10年生火炬松为1∶2，50年生为1∶6。在树木的总呼吸中，可区分为：维持呼吸（Rm），指维持树木生活所需有机物的消耗；生长呼吸（Rg），指树木增加新的根、茎、叶所需的有机物的消耗。树木维持呼吸的数值，不同学者测定的结果有很大差异，经过较为精确的估算，幼龄云杉，Rm约为2克米^-2·天^-1，较老的林分Rm将降低。生产1克木质茎和非木质茎产生0.43和0.28克CO₂，对于树木来说Rm通常三倍于Rg。