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 ou stables de la matière organique, mais aussi aux fractions rapidement biodégradables ou labiles. 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.