Comme toute matière riche en matières organiques, le digestat contribue à améliorer les caractéristiques physico-chimiques des sols. Ces propriétés sont dues aux fractions lentement biodégradables de la matière organique, mais aussi aux fractions rapidement biodégradables. Les principaux apports du digestat aux caractéristiques physico-chimiques des sols sont les suivants :

• Stabilité de la structure : l'apport de matière organique engendre une activité microbienne importante, qui libère dans le sol des matières organiques dites "transitoires" qui, en enrobant les micro-agrégats argilo-humiques, augmentent la résistance de ceux-ci à la dégradation.

• Résistance à la compaction : le passage des engins agricoles augmente la densité des sols et réduit les cheminements de circulation des gaz et liquides dans le sol. L'apport de matière organique humifiée améliore la résistance à la déformation, réduit la dégradation de la structure et joue un rôle majeur dans la résistance à la compaction. Les matières organiques solubles en revanche ne contribuent pas à cet effet, voire s'y opposent.

• Porosité du sol : Une bonne porosité des sols permet la bonne circulation des fluides (air, eau) nécessaire à la vie biologique. La matière organique permet de maintenir cette porosité dans la mesure où elle améliore la stabilité de la structure et la résistance à la compaction.

• Capacité de rétention en eau : la quantité d'eau stockable dans un sol dépend de sa texture (c'est-à-dire sa composition minérale). Un ajout de  matière organique à travers le digestat permet une meilleure rétention en eau dans les sols à texture grossière. Cela est constaté dans différents sols sableux et argileux – limoneux [Voelkner et al., 2019].

• Capacité d'échange cationique (CEC) : le CEC mesure le pouvoir de fixation du sol en cations échangeables (calcium, magnésium, potassium, ammonium, etc.). Il est directement lié à la richesse en argile et à la teneur en matière organique.