El modo de 16 bits de Photoshop en realidad no muestra más colores en la pantalla. Utiliza valores de 16 bits internamente, pero muestra una vista previa de 8 bits y también selectores de color de 8 bits. Por lo tanto, da la impresión de que está tratando de mezclar una diferencia de color de 9 unidades RGB (28/28/28 a 36/36/36) en una distancia de 720 px. No estoy seguro de si PS CS5.1 maneja esto de manera diferente. Tres opciones:

1. Agregue ruido al fondo: agregue una capa justo encima de la capa de fondo, rellénela con un 50% de gris, configure la combinación para superponer. Ahora use Filtro> Ruido> Agregar ruido y agregue algo de ruido gaussiano monocromático (~ 3%). Esto debería estar bien incluso cuando se guarda de nuevo en el modo de 8 bits.
2. Como el degradado aquí es tan mínimo, puede dejarlo y mantener el fondo como un color sólido. En la mayoría de las pantallas, no podrá ver la diferencia de todos modos.
3. Aumente la diferencia de los colores que desea mezclar hasta que se vea lo suficientemente suave.

Interesante artículo sobre el tema: http://nomorebanding.com/cache

Actualización 2015-12-09:

Trabajar directamente en modo de 8 bits probablemente sea el mejor consejo aquí. El difuminado de las capas Blending Options > Gradienten realidad se verá mucho mejor instantáneamente y sin ningún esfuerzo adicional.